RU2420245C2 - Catheter with thermoballoon for isolation of pulmonary vein orificis - Google Patents

Catheter with thermoballoon for isolation of pulmonary vein orificis Download PDF

Info

Publication number
RU2420245C2
RU2420245C2 RU2009142669/14A RU2009142669A RU2420245C2 RU 2420245 C2 RU2420245 C2 RU 2420245C2 RU 2009142669/14 A RU2009142669/14 A RU 2009142669/14A RU 2009142669 A RU2009142669 A RU 2009142669A RU 2420245 C2 RU2420245 C2 RU 2420245C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catheter
balloon
thermoballoon
tubes
tube
Prior art date
Application number
RU2009142669/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009142669A (en
Inventor
Николай Михайлович Федотов (RU)
Николай Михайлович Федотов
Александр Иванович Оферкин (RU)
Александр Иванович Оферкин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория медицинской электроники "Биоток"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория медицинской электроники "Биоток" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория медицинской электроники "Биоток"
Priority to RU2009142669/14A priority Critical patent/RU2420245C2/en
Publication of RU2009142669A publication Critical patent/RU2009142669A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2420245C2 publication Critical patent/RU2420245C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Media Introduction/Drainage Providing Device (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to medical equipment, namely to devices for treatment of auricle fibrillation. Device contains catheter in form of external tube and internal tube, located inside external tube, filled with electroconductive liquid thermoballoon, two successively connected electrodes, located inside thermoballoon on catheter and having electroconductive connection with outlets of high-frequency current generator, temperature sensor, located inside thermoballoon and having electroconductive connection with temperature metre, whose outlet is connected with controloutlet of high-frequency generator, guiding part of catheter, protruding beyond thermoballoon coat, wire conductor, freely moved in internal tube of catheter, device for mixing fluid inside balloon. In the space between internal and external tubes of catheter located are additional tubes, intended for conductors, connecting electrodes inside balloon with outlets of high-frequency current generator, and for conductors of temperature sensor, and two additional tubes, connecting internal space of thermoballoon from one side and device of liquid supply from the other side. Thermoballoon coat from two sides is fixed on external tube of catheter before guiding part of catheter, one of the tubes, connecting internal space of thermoballoon with device for liquid supply has connection with device of liquid mixing.
EFFECT: application of the invention will make it possible to increase device reliability due to constructive catheter implementation.
6 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а точнее к устройствам лечения фибрилляции предсердий путем создания термических повреждений миокарда, блокирующих пути распространения волн возбуждения из области устьев легочных вен. The invention relates to medical equipment, and more specifically to devices for treating atrial fibrillation by creating thermal damage to the myocardium, blocking the propagation of excitation waves from the mouth of the pulmonary veins.

Известен аблационный электрод-катетер, содержащий в дистальной части миниатюрный 4 мм металлический электрод, и способ катетерной аблации для лечения фибрилляции предсердий путем изоляции устьев легочных вен, получившие в настоящее время широкое распространение [1, 2]. Изоляцию области легочных вен в левом предсердии производят миниатюрным электродом, для чего подают высокочастотный электрический ток между вышеуказанным электродом и электродом с большой контактной поверхностью, который располагают на теле пациента. Электрический ток вызывает резистивный разогрев прилегающих к электроду тканей миокарда. Основное выделение тепла происходит в 1-2 мм от поверхности электрода, прогрев тканей в глубину происходит путем процесса диффузии тепла. Как правило, глубина повреждения не превышает 4 мм. Результат в целом достигают путем создания обширной области повреждения, состоящей из множества точек аблации вокруг коллекторов легочных вен в виде участков линейной аблации, соединяющих легочные вены, «линии воздействия» в области крыши левого предсердия и по задней стенке между коллекторами легочных вен. Операцию выполняют неинвазивно, операционное пространство визуализируют с помощью рентгена или навигационных систем. Конструктивно малый размер электрода является недостатком технологии катетерной аблации. Повреждение в точке воздействия, создаваемое таким электродом, имеет малый размер, значительные температурные градиенты, а процедура полной изоляции требует множества прецизионных воздействий. Если используют охлаждение электрода, то в подповерхностном слое области воздействия создаются зоны повышенной температуры, и есть вероятность повреждения целостности стенки предсердия или образования фистул в пищеводе. Кроме того, при недостаточно точном позиционировании аблационного электрода, существует вероятность послеоперационного стеноза легочных вен. Часты случаи пригорания электрода. Длительность операции составляет несколько часов и требует от персонала высокой квалификации и точности выполнения всех элементов процедуры.Known ablation electrode-catheter containing in the distal part a miniature 4 mm metal electrode, and a method of catheter ablation for the treatment of atrial fibrillation by isolating the mouth of the pulmonary veins, which are currently widely used [1, 2]. Isolation of the pulmonary vein region in the left atrium is performed by a miniature electrode, for which a high-frequency electric current is supplied between the above electrode and an electrode with a large contact surface, which is placed on the patient’s body. An electric current causes resistive heating of the myocardial tissue adjacent to the electrode. The main heat generation occurs within 1-2 mm from the electrode surface; tissue heating in depth occurs through the process of heat diffusion. As a rule, the depth of damage does not exceed 4 mm. The result is generally achieved by creating a vast area of damage, consisting of many ablation points around the pulmonary vein collectors in the form of linear ablation sections connecting the pulmonary veins, “exposure lines” in the area of the roof of the left atrium and along the posterior wall between the pulmonary vein collectors. The operation is performed non-invasively, the operating space is visualized using x-rays or navigation systems. The structurally small size of the electrode is a disadvantage of catheter ablation technology. Damage at the point of impact caused by such an electrode is small in size, has significant temperature gradients, and the complete isolation procedure requires many precision actions. If cooling of the electrode is used, then in the subsurface layer of the affected area, zones of elevated temperature are created, and there is a possibility of damage to the integrity of the atrial wall or the formation of fistulas in the esophagus. In addition, with insufficiently accurate positioning of the ablation electrode, there is a possibility of postoperative pulmonary vein stenosis. There are frequent cases of electrode sticking. The duration of the operation is several hours and requires highly qualified personnel and the accuracy of all elements of the procedure.

Известно также другое техническое решение: катетер с охлаждаемым криобаллоном (Arctic Front, Cryocath™) [3]. Данное техническое решение является новой технологией применительно для изоляции легочных вен, получены хорошие результаты [4]. Криобаллон имеет 2 типоразмера по диаметру оболочки: 23 и 28 мм. Для безопасности оболочка выполняется в два слоя. Криобаллон охлаждают сжиженной закисью азота N2O до минус 80°C. Зона аблации создается в виде кольца вокруг устьев легочных вен за один цикл охлаждения. Недостатком устройства является то, что применение криобаллона для изоляции легочных вен в ряде случаев вызывает паралич диафрагмального нерва, и отсутствует долговременный эффект. Кроме того, из-за значительного температурного градиента получается неравномерное по глубине повреждение, что видимо и приводит со временем к восстановлению проводимости миокарда. Недопустимо проникновение токсичного хладагента в организм пациента.Another technical solution is also known: a catheter with a cooled cryoballon (Arctic Front, Cryocath ™) [3]. This technical solution is a new technology for the isolation of pulmonary veins, good results were obtained [4]. The cryoballon has 2 sizes for the diameter of the shell: 23 and 28 mm. For security, the shell is made in two layers. The cryoballon is cooled with liquefied nitrous oxide N 2 O to minus 80 ° C. The ablation zone is created in the form of a ring around the mouth of the pulmonary veins in one cooling cycle. The disadvantage of this device is that the use of cryoballon for isolation of the pulmonary veins in some cases causes paralysis of the phrenic nerve, and there is no long-term effect. In addition, due to the significant temperature gradient, damage uneven in depth is obtained, which apparently leads to the restoration of myocardial conductivity over time. Penetration of toxic refrigerant into the patient is not permitted.

Основным недостатком известных технических решений является низкий уровень безопасности и надежности.The main disadvantage of the known technical solutions is the low level of safety and reliability.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого в данном изобретении устройства является катетер с термобаллоном, нагреваемый ВЧ током: патент США №7,112,198 (Radio-frequency heating balloon catheter) [5]. Указанное устройство содержит катетер с каналом для подачи солевого раствора, проводники для соединения с термодатчиком, измеритель температуры, проводник к электроду, расположенному внутри термобаллона, оболочку термобаллона, электропроводный контакт (электрод) внутри баллона, термодатчик, контакт (электрод) на коже пациента, генератор ВЧ тока, устройство перемешивания жидкости в баллоне. Катетер с термобаллоном состоит из внешней и внутренней трубки. Эластичную оболочку термобаллона закрепляют на краю внешней трубки с одной стороны и на определенном расстоянии от конца внутренней трубки с другой стороны.The closest analogue (prototype) of the device proposed in this invention is a catheter with a thermal balloon heated by RF current: US patent No. 7,112,198 (Radio-frequency heating ball catheter) [5]. The specified device contains a catheter with a channel for supplying saline solution, conductors for connection with a temperature sensor, a temperature meter, a conductor to the electrode located inside the thermowell, a shell of the thermowell, an electrically conductive contact (electrode) inside the balloon, a temperature sensor, contact (electrode) on the patient’s skin, a generator RF current, a device for mixing liquid in a cylinder. A thermal balloon catheter consists of an external and an internal tube. The elastic shell of the thermowell is fixed on the edge of the outer tube on one side and at a certain distance from the end of the inner tube on the other side.

Оболочку термобаллона накачивают и вводят в контакт с областью предполагаемого повреждения. Термобаллон накачивают до размеров 20-40 мм в диаметре. Между электродом, расположенным внутри баллона, и электродом на поверхности тела пациента пропускают ток высокой частоты с частотой 1,8-13,56 МГц, вызывающий выделение тепла по закону Джоуля-Ленца и нагрев жидкости внутри баллона. Диэлектрическая оболочка термобаллона не препятствует прохождению электрического тока, вследствие того, что емкостное реактивное сопротивление оболочки току высокой частоты незначительное. Температуру внутри баллона контролируют термодатчиком. Выступающая из баллона часть внутренней трубки, которую вводят в одну из легочных вен, служит для удерживания баллона напротив устья легочных вен в области аблации. Для изготовления деталей термобаллона используют материалы с низкой электро- и теплопроводностью. Для направленного продвижения катетера к устью легочных вен используют проволочный проводник, который свободно перемещается во внутренней трубке катетера. В целях уменьшения паразитных токов высокой частоты через металлический проводник его покрывают изолирующим составом, а обратный конец заземляют. Воздействие гравитации на нагретую жидкость вызывает ее конвективное перераспределение и более теплые слои перемещаются наверх, что приводит к снижению эффективности аблации. Для выравнивания температуры внутри баллона жидкость перемешивают с помощью механически вращающейся конструкции, либо путем вибрации.The shell of the thermal bulb is pumped up and brought into contact with the area of the alleged damage. The thermal bulb is pumped to a size of 20-40 mm in diameter. A high-frequency current with a frequency of 1.8–13.56 MHz is transmitted between the electrode located inside the container and the electrode on the surface of the patient’s body, causing heat generation according to the Joule-Lenz law and heating of the liquid inside the container. The dielectric shell of the thermowell does not impede the passage of electric current, due to the fact that the capacitive reactance of the shell to the current of high frequency is negligible. The temperature inside the cylinder is controlled by a temperature sensor. The part of the inner tube protruding from the balloon, which is inserted into one of the pulmonary veins, serves to hold the balloon opposite the mouth of the pulmonary veins in the ablation region. For the manufacture of thermoball components, materials with low electrical and thermal conductivity are used. For the directional advancement of the catheter to the mouth of the pulmonary veins, a wire conductor is used that moves freely in the inner tube of the catheter. In order to reduce the stray currents of high frequency through a metal conductor, it is coated with an insulating composition, and the return end is grounded. The effect of gravity on a heated liquid causes its convective redistribution and warmer layers move upward, which leads to a decrease in the efficiency of ablation. To equalize the temperature inside the cylinder, the liquid is mixed using a mechanically rotating structure, or by vibration.

Катетер с термобаллоном, нагреваемый током высокой частоты, был успешно апробирован в клинических условиях [6], достигнут долговременный эффект у 92% пациентов. Визуализацию баллона осуществляли рентгеноскопией. В баллон вводили рентгеноконтрастную жидкость. Термобаллон устанавливался с упором в устье легочных вен до состояния окклюзии, которую контролировали введением рентгеноконтрастного вещества через внутреннюю трубку катетера. Перемешивали раствор внутри баллона с помощью вибратора, подключенного к внешнему просвету катетера, связанного с внутренним объемом баллона.A catheter with a thermal balloon heated by a high-frequency current was successfully tested under clinical conditions [6], and a long-term effect was achieved in 92% of patients. The balloon was visualized by fluoroscopy. A radiopaque liquid was injected into the balloon. The thermal balloon was placed with emphasis in the mouth of the pulmonary veins to a state of occlusion, which was controlled by the administration of a radiopaque substance through the inner tube of the catheter. The solution was mixed inside the balloon using a vibrator connected to the external lumen of the catheter, connected with the internal volume of the balloon.

Недостатком прототипа является низкий уровень безопасности, вызванный необходимостью использования чрезмерно высоких частот, вызывающих повышенное рассеяние энергии на паразитный нагрев тканей тела пациента вне зоны аблации и высокий уровень электромагнитных помех для регистрирующей аппаратуры. Другим недостатком является низкая жесткость конструкции внутри баллона. К числу недостатков относится и низкий уровень надежности, связанный с наличием движущихся частей элементов механической системы перемешивания раствора внутри баллона.The disadvantage of the prototype is the low level of security caused by the need to use excessively high frequencies that cause increased energy dissipation to stray heat the patient’s body tissue outside the ablation zone and a high level of electromagnetic interference for recording equipment. Another disadvantage is the low structural rigidity inside the container. Among the disadvantages is the low level of reliability associated with the presence of moving parts of the elements of the mechanical solution mixing system inside the container.

Технический результат предлагаемого устройства заключается в повышении степени безопасности и в повышении надежности устройства. Технический результат в повышении степени безопасности получают снижением уровня воздействия тока высокой частоты и тепловой энергии на ткани пациента вне зоны аблации и повышением жесткости конструкции, а повышение надежности достигают путем исключения движущих элементов конструкции в баллоне.The technical result of the proposed device is to increase the degree of security and to increase the reliability of the device. The technical result in increasing the degree of safety is obtained by reducing the impact of high-frequency current and thermal energy on the patient’s tissue outside the ablation zone and increasing the rigidity of the structure, and increasing reliability by eliminating the moving structural elements in the container.

Для этого во внутреннее пространство внешней трубки катетера вводят дополнительные трубки или создают специальные каналы в теле катетера. Оба конца оболочки термобаллона закрепляют на внешней трубке катетера. Выступающая за оболочку термобаллона часть катетера является продолжением основного тела катетера, и за счет целостности такой конструкции достигается ее необходимая прочность.For this, additional tubes are introduced into the inner space of the external tube of the catheter or special channels are created in the catheter body. Both ends of the shell of the bulb are fixed on the outer tube of the catheter. The part of the catheter protruding beyond the shell of the thermal balloon is a continuation of the main body of the catheter, and due to the integrity of this design, its necessary strength is achieved.

В термобаллон вводят еще один кольцевой электрод, который располагают последовательно с уже имеющимся электродом. Оба электрода подключают к выходам генератора тока высокой частоты проводниками, которые располагают либо в дополнительных трубках, либо в свободном пространстве внутри внешней трубки катетера. Электропроводные соединения термодатчика с измерителем температуры также располагают либо в дополнительных трубках, либо в свободном пространстве внутри внешней трубки катетера. Выход измерителя температуры соединяют с входом генератора тока высокой частоты и используют результаты измерения температуры для контроля уровня мощности.Another annular electrode is introduced into the thermowell, which is arranged in series with an existing electrode. Both electrodes are connected to the outputs of the high-frequency current generator by conductors, which are located either in additional tubes or in free space inside the outer tube of the catheter. The conductive connections of the temperature sensor to the temperature meter are also located either in additional tubes or in free space inside the external tube of the catheter. The output of the temperature meter is connected to the input of a high-frequency current generator and the temperature measurement results are used to control the power level.

Соединяют внутреннее пространство оболочки термобаллона с устройством подачи электропроводной жидкости двумя дополнительными трубками, так что стороны устройства подачи жидкости трубки соединяют вместе, а их входы во внутреннее пространство оболочки термобаллона разделены. Одну из трубок соединяют с перистальтическим насосом. При включении перистальтического насоса жидкость циркулирует по трубкам через внутреннее пространство оболочки термобаллона, вызывая ее перемешивание. Причем перистальтический насос может периодически изменять направление вращения.The inner space of the thermoballon shell is connected to the electrically conductive fluid supply device with two additional tubes, so that the sides of the fluid supply device are connected together, and their entrances to the inner space of the thermoballion shell are separated. One of the tubes is connected to a peristaltic pump. When you turn on the peristaltic pump, the liquid circulates through the tubes through the inner space of the shell of the bulb, causing it to mix. Moreover, the peristaltic pump can periodically change the direction of rotation.

Частоту генератора тока высокой частоты снижают и устанавливают в диапазоне от 400 до 500 кГц, снижение частоты позволяет снизить уровень паразитного излучения. Более низкая частота нецелесообразна из-за начинающихся при этом процессов электролиза на электродах. Расположение обоих электродов внутри оболочки термобаллона приводит к снижению необходимого уровня энергии до 30-100 Вт. Рабочий ток практически полностью сосредоточен внутри баллона и используется только для нагрева электропроводной жидкости. Отсутствует возможность нагрева проволочного проводника. Контроль за выходной мощностью исключает возможность перегрева тканей миокарда, что позволяет получить однородное повреждение с высокой остаточной прочностью тканей предсердий. Для создания указанных режимов воздействия по мощности, рабочей частоте и контролю мощности с помощью термодатчиков возможно применение стандартных аблаторов, предназначенных для 4 мм электродов-катетеров.The frequency of the high-frequency current generator is reduced and set in the range from 400 to 500 kHz, lowering the frequency reduces the level of spurious radiation. A lower frequency is impractical because of the electrolysis processes at the electrodes that begin at the same time. The location of both electrodes inside the bulb shell leads to a reduction in the required energy level to 30-100 watts. The operating current is almost completely concentrated inside the container and is used only for heating the electrically conductive liquid. There is no possibility of heating the wire conductor. Control of the output power eliminates the possibility of overheating of the myocardial tissue, which allows you to get uniform damage with high residual strength of the tissues of the atria. To create these exposure modes by power, operating frequency and power control using temperature sensors, standard ablators designed for 4 mm catheter electrodes can be used.

Изобретение поясняется на чертеже, где изображена схема устройства и его подключение: 1 - устройство подачи электропроводной жидкости; 2 - генератор тока высокой частоты; 3 - стенка левого предсердия; 4 - вентиль; 5 - насос перистальтический, реверсивный; 6 - катетер; 7 - 1-й электрод; 8 - 2-й электрод; 9 - область повреждения миокарда; 10 - выход трубки 13 во внутреннее пространство оболочки термобаллона 18; 11 - трубка фиксации катетера с термобаллоном в легочной вене 20; 12 - проволочный проводник; 13 - трубка внутренняя для подачи электропроводной жидкости в термобаллон; 14 - трубка внутренняя для подачи электропроводной жидкости в термобаллон; 15 - вентиль; 16 - выход трубки 14 во внутреннее пространство оболочки термобаллона 18; 17 - трубка внутренняя для проводника; 18 - оболочка термобаллона; 19 - термодатчик; 20 - верхняя легочная вена; 21 - измеритель температуры; 22 - левое предсердие в области устьев легочных вен; 23 - нижняя легочная вена.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the device and its connection: 1 - device for supplying electrically conductive liquid; 2 - high frequency current generator; 3 - wall of the left atrium; 4 - valve; 5 - peristaltic pump, reversible; 6 - catheter; 7 - 1st electrode; 8 - 2nd electrode; 9 - area of myocardial damage; 10 - the output of the tube 13 into the inner space of the shell of the bulb 18; 11 - tube fixation of the catheter with a balloon in the pulmonary vein 20; 12 - wire conductor; 13 - inner tube for supplying electrically conductive liquid to the thermowell; 14 - inner tube for supplying electrically conductive liquid to the thermowell; 15 - valve; 16 - the exit of the tube 14 into the inner space of the shell of the bulb 18; 17 - inner tube for the conductor; 18 - shell thermoball; 19 - temperature sensor; 20 - superior pulmonary vein; 21 - temperature meter; 22 - left atrium in the area of the mouth of the pulmonary veins; 23 - lower pulmonary vein.

Описание устройства.Description of the device.

Катетер с термобаллоном для изоляции устьев легочных вен содержит катетер в виде внешней трубки и внутренних трубок, которые расположены внутри внешней трубки. Термобаллон выполнен в виде эластичной оболочки, заполняемой электропроводной жидкостью. Оболочка термобаллона с обеих сторон закреплена на внешней трубке катетера таким образом, чтобы оставалась выступающая часть катетера. Выступающая часть катетера, выходящая за пределы оболочки термобаллона, является продолжением катетера. Устройство содержит проволочный проводник, установленный и свободно перемещаемый в одной из внутренних трубок катетера. Устройство содержит первый и второй кольцевые электроды, расположенные на катетере последовательно внутри термобаллона и имеющие электропроводное соединение с выходами генератора тока высокой частоты, температурный датчик, расположенный внутри термобаллона и имеющий электропроводное соединение с измерителем температуры, выход которого соединен с управляющим входом генератора тока высокой частоты.A catheter with a thermal balloon to isolate the mouth of the pulmonary veins contains a catheter in the form of an external tube and internal tubes that are located inside the external tube. The thermal bulb is made in the form of an elastic shell filled with an electrically conductive liquid. The shell of the thermal balloon is fixed on both sides to the outer tube of the catheter so that the protruding portion of the catheter remains. The protruding portion of the catheter, extending beyond the envelope of the balloon, is a continuation of the catheter. The device comprises a wire guide mounted and freely movable in one of the inner tubes of the catheter. The device contains first and second ring electrodes located on the catheter sequentially inside the thermowell and having an electrically conductive connection with the outputs of the high-frequency current generator, a temperature sensor located inside the thermoballion and having an electrically conductive connection with a temperature meter, the output of which is connected to the control input of the high-frequency current generator.

В пространстве между внутренними и внешней трубками катетера предусмотрено место для расположения проводников, соединяющих первый и второй электроды внутри баллона с выходами генератора тока высокой частоты, место для проводников термодатчика. Две внутренние трубки соединяют внутреннее пространство термобаллона с одной стороны с устройством подачи жидкости с другой стороны. Одна из трубок, соединяющих внутреннее пространство термобаллона с устройством подачи жидкости, имеет соединение с устройством перемешивания жидкости. Устройство перемешивания жидкости выполнено в виде перистальтического насоса.A space is provided in the space between the inner and outer tubes of the catheter for the location of the conductors connecting the first and second electrodes inside the balloon to the outputs of the high-frequency current generator, and a place for the conductors of the temperature sensor. Two inner tubes connect the interior of the bulb on one side to the fluid supply on the other. One of the tubes connecting the interior of the bulb to the fluid supply device is connected to a fluid mixing device. The fluid mixing device is designed as a peristaltic pump.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Катетер 6 с термобаллоном 18 для изоляции устьев легочных вен вводят в левое предсердие 22 так, чтобы выступающая часть катетера 11 вошла в одну из легочных вен 20 или 23. Заполняют оболочку термобаллона 18 электропроводной жидкостью до размера, достаточного для перекрытия данного устья легочных вен 3. Это делают с помощью устройства подачи электропроводной жидкости 1, через открытый вентиль 4 и внутренние трубки катетера 13 и 14, предназначенные для подачи электропроводной жидкости в термобаллон 18. Концы трубок 13 и 14 имеют выходы 10 и 16, соответственно, во внутреннее пространство термобаллона в виде отверстий. Вентиль 15, подключенный к трубке 13, открывают, если возникает необходимость стравить воздух. После заполнения оболочки термобаллона 18 вентили 3 и 4 закрывают. Трубку 13 вводят в соединение с перистальтическим насосом 5.The proposed device operates as follows. A catheter 6 with a balloon 18 to isolate the mouths of the pulmonary veins is inserted into the left atrium 22 so that the protruding part of the catheter 11 fits into one of the pulmonary veins 20 or 23. Fill the membrane shell 18 with electrically conductive fluid to a size sufficient to overlap the mouth of the pulmonary veins 3. This is done using the device for supplying electrically conductive fluid 1, through the open valve 4 and the inner tubes of the catheter 13 and 14, designed to supply electrically conductive fluid to the thermo-cylinder 18. The ends of the tubes 13 and 14 have outputs 10 and 16, respectively but, into the interior of the bulb in the form of holes. The valve 15 connected to the tube 13, open if there is a need to bleed air. After filling the shell of the bulb 18 valves 3 and 4 are closed. The tube 13 is introduced into connection with a peristaltic pump 5.

Заполненный термобаллон 18 прижимают к устью легочных вен 20 и 23 с до достижения окклюзии (полного перекрытия). Степень окклюзии контролируют рентгеноскопией, для этого вводят рентгеноконтрастное вещество в легочные вены 20 и 23 через внутреннюю трубку 17 катетера 6. Для облегчения процесса продвижения катетера в желаемую позицию используют проволочный проводник 12, свободно перемещающийся во внутренней трубке 17 катетера. Выступающая часть катетера 11, введенная в одну из легочных вен, препятствует смещению катетера из рабочей позиции.The filled thermoballon 18 is pressed against the mouth of the pulmonary veins for 20 and 23 seconds until occlusion (complete overlap) is achieved. The degree of occlusion is controlled by fluoroscopy, for which a radiopaque substance is injected into the pulmonary veins 20 and 23 through the inner tube 17 of the catheter 6. To facilitate the process of moving the catheter to the desired position, use a wire conductor 12 that moves freely in the inner tube 17 of the catheter. The protruding part of the catheter 11, inserted into one of the pulmonary veins, prevents the displacement of the catheter from the working position.

Включают генератор тока высокой частоты 2 и через кольцевые электроды 7 и 8, имеющие электропроводное соединение с выходами вышеуказанного генератора, пропускают ток высокой частоты, который течет через электропроводную жидкость, окружающую электроды. Ток высокой частоты вызывает резистивный нагрев электропроводной жидкости внутри оболочки термобаллона 18. Температуру внутри термобаллона 18 контролируют измерителем температуры 21, имеющим электропроводное соединение через внутреннее пространство катетера 6 к термодатчику 19, расположенного на катетере внутри термобаллона 18. Управляют мощностью генератора тока высокой частоты 2, ориентируясь на показания измерителя температуры 21. Жидкость внутри термобаллона 18 перемешивают, добиваясь однородности распределения температуры по объему. Узел перемешивания жидкости содержит перистальтический насос 5 и две эластичные трубки 13 и 14, которые с одной стороны имеют входы во внутреннее пространство термобаллона через отверстия 10 и 16 соответственно, а с другой стороны соединены вместе. Включают перистальтический насос 5, и жидкость начинает циклическое движение по трубкам 13 и 14 через отверстия 10 и 16, через внутреннее пространство баллона 18. Через одну трубку жидкость поступает в баллон, по другой из баллона. Отток и приток одинаков по объему и не вызывает изменения геометрических размеров баллона.Turn on the high-frequency current generator 2 and through the ring electrodes 7 and 8 having an electrically conductive connection with the outputs of the above generator, pass the high-frequency current that flows through the electrically conductive fluid surrounding the electrodes. The high-frequency current causes resistive heating of the electrically conductive liquid inside the shell of the thermoballion 18. The temperature inside the thermoballion 18 is controlled by a temperature meter 21 having an electrically conductive connection through the internal space of the catheter 6 to the temperature sensor 19 located on the catheter inside the thermoballion 18. The power of the high-frequency current generator 2 is controlled by orienting to the temperature meter 21. The fluid inside the bulb 18 is mixed, achieving a uniform temperature distribution over the volume . The fluid mixing unit comprises a peristaltic pump 5 and two elastic tubes 13 and 14, which, on the one hand, have entrances to the interior of the balloon through openings 10 and 16, respectively, and are connected together on the other hand. The peristaltic pump 5 is turned on, and the liquid begins to cycle through the tubes 13 and 14 through the openings 10 and 16, through the inner space of the cylinder 18. Through one tube, the liquid enters the cylinder, the other from the cylinder. The outflow and inflow are the same in volume and do not cause a change in the geometric dimensions of the cylinder.

В процессе нагрева образуется температурный градиент между жидкостью термобаллона 18 и прилегающими тканями миокарда 3. Температурный градиент согласно закону Фурье вызывает диффузию теплоты нагретой жидкости через оболочку термобаллона 18 в прилегающие ткани миокарда 3. Степень нагревания жидкости и тепловое сопротивление оболочки термобаллона 18 подбирается таким образом, чтобы вызвать необходимую степень коагуляции белка в кольцевой области касания оболочки термобаллона 18 с миокардом 9. Части поверхности оболочки термобаллона 18, контактирующие с кровью предсердия 22, имеют более значительный температурный перепад и не вызывают тепловых повреждений клеток крови. Более значительный температурный перепад обусловлен конвекционным типом теплообмена на границе термобаллона с кровью.During heating, a temperature gradient is formed between the liquid of the thermoballion 18 and the adjacent tissues of the myocardium 3. The temperature gradient according to the Fourier law causes the heat of the heated fluid to diffuse through the shell of the thermoballon 18 into the adjacent tissues of the myocardium 3. The degree of heating of the fluid and the thermal resistance of the shell of the thermoballion 18 are selected so that to cause the necessary degree of coagulation of the protein in the annular region of contact of the shell of the thermoballon 18 with the myocardium 9. Parts of the surface of the shell of the thermoballon 18, pulsing with blood atrium 22, have a significant temperature drop and do not cause heat damage to the blood cells. A more significant temperature difference is due to the convection type of heat transfer at the boundary of the bulb with blood.

Повышение степени безопасности достигается путем снижении уровня воздействия тепловой энергией на внутренние органы пациента вне зоны аблации и в повышении жесткости конструкции, а повышение надежности обеспечивается отсутствием механически перемещающихся элементов конструкции внутри баллона.An increase in the degree of safety is achieved by reducing the level of exposure to thermal energy on the internal organs of the patient outside the ablation zone and increasing the rigidity of the structure, while increasing the reliability is ensured by the absence of mechanically moving structural elements inside the container.

По предложенному техническому решению изготовлены экспериментальные образцы катетеров с термобаллоном для изоляции легочных вен. Катетер состоит из внешней трубки и семи внутренних трубок. Оболочка термобаллона изготовлена из термостойкого эластичного материала. Для контроля температуры внутри оболочки расположили термопару медь-константан с температурным коэффициентом 39 мкВ/К. Два кольцевых электродных контакта из нержавеющей стали длиной по 3 мм расположены на расстоянии 5 мм друг от друга. В качестве электропроводной жидкости использовали раствор для инфузий 0,9% натрия хлорид. Оболочку заполняли до диаметра 20-40 мм. В качестве генератора тока высокой частоты использовался стандартный «Электродеструктор проводящих путей сердца компьютеризированный 50-ЭД-01 Биоток» с максимальной выходной мощностью 100 Вт с частотой генерации 440 кГц, с встроенным измерителем температуры и перистальтическим инфузионным насосом, входящим в комплектность генератора.According to the proposed technical solution, experimental samples of catheters with a thermal balloon for the isolation of pulmonary veins were made. The catheter consists of an external tube and seven internal tubes. The shell of the thermal bulb is made of heat-resistant elastic material. To control the temperature, a copper-constantan thermocouple with a temperature coefficient of 39 μV / K was placed inside the shell. Two 3 mm long stainless steel ring electrode contacts are located 5 mm apart. An infusion solution of 0.9% sodium chloride was used as an electrically conductive fluid. The shell was filled to a diameter of 20-40 mm. As a high-frequency current generator, we used the standard computerized 50-ED-01 Biotok conductive heart path electrode with a maximum output power of 100 W with a generation frequency of 440 kHz, with an integrated temperature meter and a peristaltic infusion pump, which is included in the generator set.

Результаты экспериментальных исследований:The results of experimental studies:

- требуемая мощность генератора тока высокой частоты по сравнению с прототипом снижена до 30-100 Вт в зависимости от размера заполненной оболочки термобаллона;- the required power of the high-frequency current generator compared to the prototype is reduced to 30-100 W, depending on the size of the filled shell of the thermoball;

- проволочный проводник внутри катетера и выступающий из него не вызывает нагрев тканей, с которыми соприкасается;- the wire guide inside the catheter and protruding from it does not cause heating of the tissues in contact with;

- активное сопротивление между электродами термобаллона составило от 35 до 65 Ом, происходило снижение температуры в процессе нагрева термобаллона;- the active resistance between the electrodes of the thermal bulb ranged from 35 to 65 Ohms, there was a decrease in temperature during heating of the thermal bulb;

- частота снижена до 440 кГц: уменьшается рассеяние энергии за счет снижения частоты и уменьшения области приложения электродов;- the frequency is reduced to 440 kHz: energy dissipation is reduced by reducing the frequency and reducing the area of application of the electrodes;

- получено эффективное перемешивание с достижением хорошей однородности распределения температуры;- obtained effective mixing with achieving good uniformity of temperature distribution;

- обеспечена хорошая жесткость конструкции катетера: однородный по толщине катетер;- good rigidity of the catheter structure is ensured: a catheter uniform in thickness;

- так как прохождение тока через оболочку катетера не является необходимостью, толщина оболочки увеличена до 100 мкм, что также уменьшает потери тепла на паразитный нагрев крови;- since the passage of current through the membrane of the catheter is not necessary, the thickness of the membrane is increased to 100 μm, which also reduces heat loss due to parasitic heating of the blood;

- повреждение однородное, поврежденная ткань не подвергается воздействиям чрезмерно высоких температур, и ее прочность после воздействия остается высокой,- the damage is uniform, the damaged tissue is not exposed to excessively high temperatures, and its strength after exposure remains high,

Так как непосредственно тепловые рабочие характеристики термобаллона идентичны прототипу, можно прогнозировать высокую клиническую эффективность предлагаемого устройства, с подтверждением результатами, полученными на прототипе и представленными в работе [6]. Авторы указанной работы приводят 92% успех в длительном наблюдении, что является в настоящее время лучшим результатом в лечении фибрилляции предсердий.Since the thermal performance of the bulb is directly identical to the prototype, it is possible to predict the high clinical efficiency of the proposed device, with confirmation of the results obtained on the prototype and presented in [6]. The authors of this work cite 92% success in long-term follow-up, which is currently the best result in the treatment of atrial fibrillation.

ЛитератураLiterature

1. Аблационные катетеры CELSIUS для больших сердец [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.legmed.ru/catalogue/details.html?item=5300&section=20. - свободный.1. CELSIUS Ablation Catheters for Large Hearts [Electronic resource]. - Access mode: http://www.legmed.ru/catalogue/details.html?item=5300&section=20. - free.

2. Ревишвили А.Ш., Рзаев Ф.Г., Джетыбаева, С.К. Электрофизиологическая диагностика и интервенционное лечение сложных форм нарушений ритма сердца с использованием системы трехмерного электроанатомического картирования // Вестник аритмологии. - 2004. - №34. - С.32-37.2. Revishvili A.Sh., Rzayev F.G., Dzhetybaeva, S.K. Electrophysiological diagnostics and interventional treatment of complex forms of cardiac arrhythmias using a three-dimensional electroanatomical mapping system // Bulletin of Arrhythmology. - 2004. - No. 34. - S. 32-37.

3. Marcus L. Koller and Burghard Schumacher. Cryoballoon ablation of paroxysmal atrial fibrillation: bigger is better and simpler is better // E.H.J. - 2009. - №30. - P. 636-637.3. Marcus L. Koller and Burghard Schumacher. Cryoballoon ablation of paroxysmal atrial fibrillation: bigger is better and simpler is better // E.H.J. - 2009. - No. 30. - P. 636-637.

4. Kyoung-Ryul Julian Chun, Boris Schmidt, Andreas Metzner, at. al. The «single big cryoballoon» technique for acute pulmonary vein isolation in patients with paroxysmal atrial fibrillation: a prospective observational single centre study // E.H.J. - 2009. - №30. - P.699-709.4. Kyoung-Ryul Julian Chun, Boris Schmidt, Andreas Metzner, at. al. The “single big cryoballoon” technique for acute pulmonary vein isolation in patients with paroxysmal atrial fibrillation: a prospective observational single center study // E.H.J. - 2009. - No. 30. - P.699-709.

5. Shutaro Satake. Radio-frequency heating balloon catheter. United States Patent 7, 112, 198, September 26, 2006.5. Shutaro Satake. Radio-frequency heating ball catheter. United States Patent 7, 112, 198, September 26, 2006.

6. Hiroshi Sohara, Hiroshi Takeda, Hideki Ueno, Toshiyuki Oda, Shutaro Satake. Feasibility of the Radiofrequency Hot Balloon Catheter for Isolation of the Posterior Left Atrium and Pulmonary Veins for the Treatment of Atrial Fibrillation // Circ. Arrhythmia Electrophysiol. - 2009. - №2. - P.225-232.6. Hiroshi Sohara, Hiroshi Takeda, Hideki Ueno, Toshiyuki Oda, Shutaro Satake. Feasibility of the Radiofrequency Hot Balloon Catheter for Isolation of the Posterior Left Atrium and Pulmonary Veins for the Treatment of Atrial Fibrillation // Circ. Arrhythmia Electrophysiol. - 2009. - No. 2. - P.225-232.

Claims (5)

1. Катетер с термобаллоном для изоляции устьев легочных вен, содержащий катетер в виде внешней трубки и внутренней трубкой, которая расположена внутри внешней трубки, заполняемый электропроводной жидкостью термобаллон, предназначенный для создания теплового контакта с областью повреждения, первый электрод, расположенный внутри термобаллона и имеющий электропроводное соединение с одним из выходов генератора тока высокой частоты, температурный датчик, расположенный внутри термобаллона и имеющий электропроводное соединение с измерителем температуры, выход которого соединен с управляющим входом генератора высокой частоты, направляющую часть катетера, выступающую за оболочку термобаллона, предназначенную для предотвращения смещения катетера с термобаллоном из заданной позиции напротив устья легочных вен, проволочный проводник, свободно перемещаемый во внутренней трубке катетера и предназначенный для облегчения процедуры установки катетера с термобаллоном в заданную позицию, устройство для перемешивания жидкости внутри баллона для устранения температурных градиентов, отличающийся тем, что внутри баллона на катетере установлен второй электрод последовательно с первым, имеющий электропроводное соединение с другим выходом генератора тока высокой частоты, который формирует высокочастотный электрический ток между первым и вторым электродами через электропроводную жидкость внутри термобаллона, вызывая ее разогрев, в пространстве между внутренней и внешней трубками катетера расположены дополнительные трубки, предназначенные для проводников, соединяющих электроды внутри баллона с выходами генератора тока высокой частоты, дополнительные трубки для проводников термодатчика и две дополнительные трубки, соединяющие внутреннее пространство термобаллона с одной стороны и с устройством подачи жидкости с другой стороны, оболочка термобаллона с двух сторон закреплена на внешней трубке катетера непосредственно перед направляющей частью катетера, одна из трубок, соединяющих внутреннее пространство термобаллона с устройством подачи жидкости имеет соединение с устройством перемешивания жидкости.1. A catheter with a thermal balloon for isolation of the mouths of the pulmonary veins, containing a catheter in the form of an external tube and an internal tube that is located inside the external tube, a thermoballion filled with electrically conductive fluid designed to create thermal contact with the area of damage, the first electrode located inside the thermoball and having an electrically connection to one of the outputs of the high-frequency current generator, a temperature sensor located inside the bulb and having a conductive connection to measure a temperature element, the output of which is connected to the control input of the high-frequency generator, the guide part of the catheter protruding from the shell of the thermal balloon, designed to prevent displacement of the catheter with the thermal balloon from a predetermined position opposite the mouth of the pulmonary veins, a wire conductor freely moving in the inner tube of the catheter and designed to facilitate procedures for installing a catheter with a thermal balloon in a predetermined position, a device for mixing fluid inside the balloon to eliminate temperature grad ient, characterized in that the second electrode is installed in series with the first electrode inside the balloon, having an electrical conductive connection to the other output of the high-frequency current generator, which generates a high-frequency electric current between the first and second electrodes through the electrical conductive fluid inside the thermal balloon, causing it to heat up in space between the inner and outer tubes of the catheter there are additional tubes for conductors connecting the electrodes inside the balloon to the gene outputs a high-frequency current generator, additional tubes for the conductors of the temperature sensor and two additional tubes connecting the inner space of the thermowell on one side and with the fluid supply device on the other hand, the shell of the thermowell on both sides is fixed to the outer tube of the catheter directly in front of the catheter guide, one of the tubes connecting the inner space of the thermowell with a fluid supply device is connected to a fluid mixing device. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оболочка термобаллона выполнена из эластичного термостойкого материала.2. The device according to claim 1, characterized in that the shell of the bulb is made of flexible heat-resistant material. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что направляющая часть катетера, выступающая за оболочку баллона, предназначенная для фиксации положения катетера с термобаллоном в заданной позиции напротив устья легочных вен является продолжением внешней трубки катетера.3. The device according to claim 1, characterized in that the guide part of the catheter protruding beyond the membrane of the balloon, designed to fix the position of the catheter with a thermal balloon in a predetermined position opposite the mouth of the pulmonary veins is a continuation of the external tube of the catheter. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство перемешивания жидкости формирует перистальтическую волну, создающую циклическое движение жидкости по трубкам через внутреннее пространство термобаллона.4. The device according to claim 1, characterized in that the fluid mixing device generates a peristaltic wave, creating a cyclic fluid movement through the tubes through the interior of the bulb. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что частоту генератора тока высокой частоты устанавливают в диапазоне от 400 до 500 кГц. 5. The device according to claim 1, characterized in that the frequency of the high-frequency current generator is set in the range from 400 to 500 kHz.
RU2009142669/14A 2009-11-18 2009-11-18 Catheter with thermoballoon for isolation of pulmonary vein orificis RU2420245C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009142669/14A RU2420245C2 (en) 2009-11-18 2009-11-18 Catheter with thermoballoon for isolation of pulmonary vein orificis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009142669/14A RU2420245C2 (en) 2009-11-18 2009-11-18 Catheter with thermoballoon for isolation of pulmonary vein orificis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009142669A RU2009142669A (en) 2010-03-27
RU2420245C2 true RU2420245C2 (en) 2011-06-10

Family

ID=42138167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009142669/14A RU2420245C2 (en) 2009-11-18 2009-11-18 Catheter with thermoballoon for isolation of pulmonary vein orificis

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2420245C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2587945C2 (en) * 2012-11-13 2016-06-27 Пулново Медикал (Уси) Ко., Лтд Multipolar synchronous radio frequency ablation catheter for pulmonary artery
RU2749632C1 (en) * 2020-05-21 2021-06-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТПМ" Минздрава России) Method of bilateral cryodenervation of the pulmonary arteries and a device for its implementation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2587945C2 (en) * 2012-11-13 2016-06-27 Пулново Медикал (Уси) Ко., Лтд Multipolar synchronous radio frequency ablation catheter for pulmonary artery
RU2587945C9 (en) * 2012-11-13 2016-09-27 Пулново Медикал (Уси) Ко., Лтд Multipolar synchronous radio frequency ablation catheter for pulmonary artery
RU2749632C1 (en) * 2020-05-21 2021-06-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ ТПМ" Минздрава России) Method of bilateral cryodenervation of the pulmonary arteries and a device for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009142669A (en) 2010-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6297970B2 (en) Ablation apparatus, system and method
JP6571217B2 (en) Medical equipment
JP4988044B2 (en) Balloon catheter system
JP6600632B2 (en) Application of electric field therapy to body parts
CN112890947A (en) Use of reversible electroporation on cardiac tissue
US10675088B2 (en) Temperature controlled short duration ablation
TWI526229B (en) Agitating method and ablation catheter system with balloon
US10463428B2 (en) Temperature controlled short duration ablation
US10307206B2 (en) Temperature controlled short duration ablation
CN112043272A (en) Contrast agent for evaluating the quality of an occlusion by impedance measurement
US20170209210A1 (en) Temperature controlled short duration ablation
RU2420245C2 (en) Catheter with thermoballoon for isolation of pulmonary vein orificis
JP7341678B2 (en) Positioning cartridge for electrodes
CN108882956B (en) Medical system for delivering optimal frozen dose based on Time To Effect (TTE)
JP2021194536A (en) Electroporation with cooling
JP2004305251A (en) Balloon catheter for electrical pulmonary vein isolation
WO2021201101A1 (en) Balloon ablation catheter system and method for controlling same
JP2022063862A (en) Basket catheter with balloon
Emetere et al. Theoretical Analysis of the Extended Effect of Radiofrequency Thermal Ablation Process: A Case Study of Liver

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111119

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20131120

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201119