CN107874828A - 使用应变消除元件的适形于器官的篮状导管 - Google Patents
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Abstract
本发明题为“使用应变消除元件的适形于器官的篮状导管”。本发明公开了一种导管，该导管包括用于插入患者的器官中的杆、以及能够延展的远侧端部组件。该远侧端部组件联接到杆并且包括多个长条。至少一个长条包括一个或多个电极和至少一个应变消除元件，该至少一个应变消除元件配置成当远侧端部组件在器官中延展时允许长条适形于器官的表面，以便在电极和表面之间形成接触。
Description
技术领域
本发明整体涉及体内医疗探头，并且更具体地涉及具有机械应变消除元件的导管。
背景技术
篮状导管可用于各种医疗应用诸如心脏病学中。具有多个长条的若干种类型的篮状导管已被设计成使得能够感测和治疗心律失常。
例如，其公开内容以引用方式并入本文的美国专利申请公布2014/0303469描述了一种用于感测来自心脏的心内膜表面的多个局部电压的方法。该方法包括：提供一种用于感测来自心脏的心内膜表面的多个局部电压的系统，该系统包括：第一细长管状构件，该细长的管状构件具有管腔、近侧端部和远侧端部；篮状组件，该篮状组件包括：用于引导多个暴露电极的多个柔性长条，该长条具有近侧部分、远侧部分和两者之间的中间部分，其中该电极实质上为扁平电极并且实质上朝篮状物的外部的方向单向取向。
其公开内容以引用方式并入本文的美国专利8,337,492描述了一种用于标测电信号并消融组织的装置、系统和方法。实施方案包括具有附接到可部署的承载组件的一系列消融元件的消融导管。该承载组件可从紧凑的线性构造变换成螺旋构造，诸如以标测并消融肺静脉口。
其公开内容以引用方式并入本文的美国专利8,825,130描述了一种包括电极支撑结构的电极支撑结构组件，该电极支撑结构包括多个长条。多个长条中的每个长条可具有近侧端部部分和远侧端部部分。该组件还包括限定杆并且包括外表面的第一元件。该外表面包括配置成接收多个长条中的每个长条的近侧端部部分的多个狭槽。该第一元件配置成使得多个长条中的每个长条的远侧端部部分可相对于每个狭槽移动。
发明内容
本文所述的本发明的实施方案提供了一种导管，该导管包括用于插入患者的器官中的杆和能够延展的远侧端部组件。该远侧端部组件联接到杆并且包括多个长条。至少一个长条包括一个或多个电极和至少一个应变消除元件，该至少一个应变消除元件配置成当远侧端部组件在器官中延展时允许长条适形于器官的表面，以便在电极和表面之间形成接触。
在一些实施方案中，该应变消除元件包含镍钛诺。在其他实施方案中，响应于处于机械应力下，应变消除元件配置成允许长条适形于表面。在又一实施方案中，该应变消除元件具有选自由以下各项组成的列表的形状：S形、U形、Ω形、V形和双V形。
在一个实施方案中，该应变消除元件被定位在至少一个长条的近侧端部中。在另一个实施方案中，该应变消除元件被定位在至少一个长条的远侧端部中。在另一个实施方案中，该至少一个长条包括被定位在该至少一个长条的近侧端部处的至少一个应变消除元件和被定位在该至少一个长条的远侧端部处的至少一个应变消除元件。
在一些实施方案中，延展的远侧端部组件的体积大于器官的容积，并且该应变消除元件配置成部分塌缩，以便允许长条适形于所述表面。在其他实施方案中，延展的远侧端部组件的体积小于器官的容积，并且该应变消除元件配置成延展，以便允许所述长条适形于所述表面。
根据本发明的一个实施方案，另外提供了一种用于生产导管的方法。该方法包括提供一种用于插入患者的器官中的杆。可延展的远侧端部组件联接到该杆，该远侧端部组件包括多个长条，该多个长条中的至少一个长条包括一个或多个电极和至少一个应变消除元件。
根据本发明的一个实施方案，另外提供了一种用于应用医疗过程的方法。该方法包括将导管杆插入患者的器官中。联接到杆的远侧端部组件在器官的内部延展。该远侧端部组件包括多个长条，该多个长条中的的至少一个长条包括一个或多个电极和至少一个应变消除元件，以便允许长条适形于器官的表面并且在电极和表面之间形成接触。使用电极来应用医疗过程。
从结合附图的本发明的实施方案的以下详细说明将更全面地理解本发明，在附图中：
附图说明
图1是根据本发明的实施方案的导管跟踪系统的示意性图解；
图2和图3是根据本发明的实施方案的延展位置中的远侧端部组件的示意性图解；以及
图4A-4D是根据本发明的其他实施方案的另选的应变消除元件构造的示意性图解。
具体实施方式
综述
下文所述的本发明的实施方案提供了用于医疗导管的改进的远侧端部组件。在一些实施方案中，导管的远侧端部组件包括具有各种类型的电极的多个长条。该导管通常(例如，使用护套)在塌缩位置中插进人体并且在到达所考虑的器官的腔时延展。在延展位置中，重要的是长条将能够完全适形于腔的所需的形状，使得导管电极将与器官表面形成接触。
在一些实施方案中，该长条中的至少一个长条包括一个或多个应变消除元件。该应变消除元件配置成当远侧端部组件在腔中延展时减小长条中的机械应变，并且允许长条(并且因此电极)更好地适形于腔的表面。
在一个实施方案中，该应变消除元件可由超弹性材料诸如镍钛诺制成，其中在机械应力存在下，该应变消除元件使得长条能够适形于腔的表面。在一个实施方案中，该应变消除元件可沿长条被定位在任何被合适地选择的点，诸如在近侧端部组件处或在远侧端部组件处。在另一个实施方案中，长条中的每个长条可包括一个或多个应变消除元件，其中不同的长条可包括不同数量的长条-元件。在另一个实施方案中，长条中的至少一个长条可不包括任何应变消除元件。
所公开的技术在通常包括用于治疗各种类型的腔的大量电极和传感器的多长条导管中尤其有效。在长条的整个长度和腔的表面之间没有足够的机械接触将严重降低标测和/或治疗的质量。所公开的技术克服了这种限制并且使得导管能够使用任何所需数量的长条、电极和传感器来适配器官形状，从而获得高质量治疗并缩短过程循环时间。所公开的技术可与各种多长条结构诸如可延展的篮状导管或任何其他合适的构造一起用于宽泛范围的医疗应用中。
系统说明
图1是根据本发明的实施方案的导管跟踪系统20的示意性图解。系统20包括探头22(在本示例中为心脏导管)和控制台24。在本文所述的实施方案中，导管22可用于任何合适的治疗和/或诊断目的，诸如心脏26中的组织消融和对用于诊断心脏功能障碍诸如例如心律失常的电心脏信号的标测。
控制台24包括处理器42(通常是通用计算机)，该处理器42具有合适的前端和接口电路，以从导管22接收信号并控制本文所述的系统20的其他部件。处理器42可以软件形式进行编程，以执行由系统所使用的功能，并且该处理器将用于软件的数据存储在存储器50中。例如，该软件可通过网络以电子形式而被下载到控制台24，或者其可在非临时性有形介质诸如光学、磁学或电子存储器介质上被提供。另选地，可通过专用或可编程数字硬件部件来执行处理器42的一些或全部功能。
操作者30(诸如介入性心脏病专家)将导管22插入穿过躺在手术台29上的患者28的血管系统。导管22包括插入管和包括多个长条的远侧端部组件40(示出于图2中)。操作者30通过利用靠近导管的近侧端部的操纵器32操纵导管22而使导管22的组件40在心脏26中的目标区域附近移动，如图1的插图所示。导管22的近侧端部被连接至处理器42中的接口电路。
该远侧端部组件在心腔中的位置通常通过导管跟踪系统20中的磁性位置感测来测量。在这种情况下，控制台24包括驱动电路34，该驱动电路驱动被放置在躺在手术台29上的患者28体外已知位置处(例如，患者的躯干下方)的磁场发生器36。
远侧端部组件40通常包括各自包括一个或多个磁场传感器和/或一个或多个标测电极的多个长条(示出于以下的图2和图3中)。当使远侧端部组件与心脏内表面接触时，标测电极响应于所感测到的电势来生成电势梯度信号，并且该位置传感器响应于所感测到的外部磁场来生成位置信号，从而使得处理器42能够标测作为心腔内的位置的函数的电势。
组件40中的多个磁性位置传感器和标测电极连接至导管近侧端部处的处理器42中的接口电路。操作者30可观察组件40在用户显示器46上的心脏26的图像44上的位置。
这种位置感测方法在例如由Biosense Webster有限公司(Diamond Bar,Calif.)生产的CARTOTM系统中实施，并且详细地描述于美国专利5,391,199、6,690,963、6,484,118、6,239,724、6,618,612、6,332,089和7,729,742、PCT专利公布WO 96/05768、以及美国专利申请公布2004/0068178A1中，这些专利的公开内容全部以引用方式并入本文。
图2是根据本发明的实施方案的延展位置中的远侧端部组件40的示意性图解。组件40包括一个或多个长条62。每个长条62包括柔性臂，该柔性臂可由镍钛诺(其为生物相容的、超弹性的镍和钛的合金)或由任何其他合适的材料(其可当组件40被延展时允许使长条弯曲)制成。在插入导管期间，长条62在塌缩位置中聚集在一起并且保持在护套或任何其他合适的装置中。在插入所关注的腔体中之后，长条被设定到如图2中所示的延展位置。
每个长条62通常包括一个或多个嵌入式电极64，诸如标测电极、位置传感器、组织消融电极、或任何其他合适类型的电极。长条62还包括聚合物涂层65，该聚合物涂层65由PVAC或任何其他合适的材料制成，并且围绕除电极64之外的臂缠绕。在延展位置处，长条62中的一个或多个长条与心脏内表面接触，以使用电极来采集来自心脏组织的信号。
该组件40还包括被定位在组件40的远侧端部处的远侧配件68以及杆61，这样使得组件40能够在塌缩位置和伸长位置之间转变。远侧配件68和杆61可由镍钛诺制成并且配置成联接长条62的端部。在延展位置中，使杆61接近远侧配件68，从而如图2中所示来使长条62弯曲。
在一个实施方案中，长条62的长度通过所考虑的腔的体积来确定。例如，当治疗人类心脏的左心房时，每个组件40的直径可在35mm和80mm之间。通常，人类腔(例如，左心房)的形状不是对称球形的，并且因此至少一些电极64可能不触碰左心房的内壁。
在一些实施方案中，长条62中的一个或多个长条可包括至少一个应变消除元件66，该至少一个应变消除元件66配置成允许长条适形于左心房的表面，以便在电极64和左心房的表面之间形成接触。在图2的示例中，每个长条包括被定位成接近远侧配件68的单个应变消除元件66。
插图69示出了塌缩位置中的单个长条62的示意性剖面图。在一些实施方案中，长条62的总长度为150mm或任何其他合适的长度，并且多个电极64沿长条分布。在这个示例中，应变消除元件66被定位在距远侧配件68的10mm处(如图2中所示)。在插图69的示例中，元件66被部分地延展，具有S形，并且将20mm添加到长条62的总长度。在这个示例中，元件66的宽度为7mm，但是当完全延展时，宽度实质上类似于长条62的宽度，并且因此长度增加。
在一个实施方案中，当完全塌缩时，元件66可包括长条62的总长度的约10％，但是可以用任何其他合适的比率，以允许长条和所考虑的腔的表面之间的适形。在其他实施方案中，长条62中的一些长条可不包括任何应变消除元件诸如元件66。例如，元件66可仅配合在每两个长条62中，或仅覆盖组件40的一侧(例如，三分之一或一半)。
在一些实施方案中，元件66可如图2中所示包括单个s形。在另选的实施方案中，元件66可包括小于完全s形、或多于完全s形的串联形式，例如，0.75个、1.5个、2个、或3个s形周期。
图3是根据本发明的实施方案的延展位置中的篮状导管组件70的示意性图解。组件70可置换例如上文的图1的组件40。组件70包括远侧配件68和杆61，如上文图2中所描绘的组件40。长条72包括电极64和涂层65，同样如上文图2中所描绘的。然而，在本实施方案中，长条72中的一个或多个长条包括两个或更多个应变消除元件76。每个元件76实质上类似于上文图2中所描绘的元件66。
现在参见插图79，插图79为塌缩位置中的单个长条72的示意性剖面图。在本非限制性示例中，长条72包括被定位在距长条72的上端(例如，距图3中所示的远侧配件68)约10mm处的第一元件76，同样如在上文插图69中针对元件66所描绘的。长条72还包括被定位在距下端(例如，距图3中所示的杆61)13mm处的第二(实质上类似的)元件76。在这种布置中，长条72可具有对所考虑的腔(例如，左心房)的表面的较好的适形。
在其他实施方案中，长条72可包括可沿长条被定位在任何合适的点处的单个元件76，以便允许长条72和相应组织的表面之间的所需的适形。在其他实施方案中，每个长条72可包括各自沿长条72被定位在被适当选择的位置中的任何合适数量的(例如，大于两个)元件76。
图4A、图4B、图4C和图4D是根据本发明的另选的实施方案的若干个相应应变消除元件构造77,78,80和81的示意性图解。长条82,83,84和85分别包括应变消除元件77(U形)、78(V形)、80(Ω形)、和81(闪电形或双V形)。元件77,78,80和81中的每个应变消除元件可置换例如上文相应的图2和图3中所示的元件66或76。元件77,78,80和81为先前所述的S形应变消除元件提供另选的形状构造。
在一些实施方案中，另选的构造可包括若干不同类型的形状，诸如U形、Ω形、V形和双V形元件，但是可包括任何其他合适的形状构造。此外，长条82,83,84和85中的每个长条可包括对应应变消除元件的周期的一系列重复，如针对上文图1中的元件66所述的。
在本发明的上下文中，术语“应变消除元件”是指具有比该元件配合于其中的长条更大的侧向柔性并且因此当经受机械应力时更容易使长条弯曲的任何机械元件。
尽管本文中所述的实施方案主要解决篮状导管，但是本文所述的方法和系统同样可用于具有需要与组织形成机械接触的长条的任何其他合适的医疗探头中。
应当理解，上述实施方案以举例的方式被引用，并且本发明不限于上文具体示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上文所述各种特征的组合与子组合，以及本领域技术人员在阅读上述说明时会想到并且未在现有技术中公开的其变型和修改。以引用方式并入本专利申请的文献将视为本专利申请的整体部分，不同的是如果在这些并入的文献中定义的任何术语与在本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应只考虑本说明书中的定义。
Claims (18)
1. 一种导管，包括：
杆，所述杆用于插入患者的器官中；和
能够延展的远侧端部组件，所述能够延展的远侧端部组件联接到所述杆并且包括多个长条，其中至少一个长条包括一个或多个电极和至少一个应变消除元件，所述至少一个应变消除元件配置成当所述远侧端部组件在所述器官中延展时允许所述长条适形于所述器官的表面，以便在所述电极和所述表面之间形成接触。
2.根据权利要求1所述的导管，其中所述应变消除元件包含镍钛诺。
3.根据权利要求1所述的导管，其中响应于处于机械应力下，所述应变消除元件配置成允许所述长条适形于所述表面。
4.根据权利要求1所述的导管，其中所述应变消除元件具有选自由以下各项组成的列表的形状：S形、U形、Ω形、V形和双V形。
5.根据权利要求1所述的导管，其中所述应变消除元件被定位在所述至少一个长条的近侧端部中。
6.根据权利要求1所述的导管，其中所述应变消除元件被定位在所述至少一个长条的远侧端部中。
7. 根据权利要求1所述的导管，其中所述至少一个长条包括：
被定位在所述至少一个长条的近侧端部处的至少一个应变消除元件；和
被定位在所述至少一个长条的远侧端部处的至少一个应变消除元件。
8.根据权利要求1所述的导管，其中延展的远侧端部组件的体积大于所述器官的容积，并且其中所述应变消除元件配置成部分塌缩，以便允许所述长条适形于所述表面。
9.根据权利要求1所述的导管，其中延展的远侧端部组件的体积小于所述器官的容积，并且其中所述应变消除元件配置成延展，以便允许所述长条适形于所述表面。
10. 一种用于生产导管的方法，包括：
提供用于插入患者的器官中的杆；以及
将能够延展的远侧端部组件联接到所述杆，所述能够延展的远侧端部组件包括多个长条，其中至少一个长条包括一个或多个电极和至少一个应变消除元件。
11.根据权利要求10所述的方法，其中联接所述远侧端部组件包括使所述应变消除元件中的至少一个应变消除元件形成为具有选自由以下各项组成的列表的形状：S形、U形、Ω形、V形和双V形。
12.根据权利要求10所述的方法，其中联接所述远侧端部组件包括将所述应变消除元件定位在所述至少一个长条的近侧端部中。
13.根据权利要求10所述的方法，其中联接所述远侧端部组件包括将所述应变消除元件定位在所述至少一个长条的远侧端部中。
14. 根据权利要求10所述的方法，其中联接所述远侧端部组件包括：
将至少一个应变消除元件定位在所述至少一个长条的近侧端部处；以及
将至少一个应变消除元件定位在所述至少一个长条的远侧端部处。
15.一种用于应用医疗过程的方法，包括：
将导管杆插入患者的器官中；
使远侧端部组件在所述器官的内部延展，所述远侧端部组件联接到所述杆并且包括多个长条，其中至少一个长条包括一个或多个电极和至少一个应变消除元件，以便允许所述长条适形于所述器官的表面并且在所述电极和所述表面之间形成接触；以及
使用所述电极来应用所述医疗过程。
16.根据权利要求15所述的方法，其中延展所述远侧端部组件包括将所述至少一个长条应用到所述表面，其中所述至少一个应变消除元件被定位在所述至少一个长条的近侧端部中。
17.根据权利要求15所述的方法，其中延展所述远侧端部组件包括将所述至少一个长条应用到所述表面，其中所述至少一个应变消除元件被定位在所述至少一个长条的远侧端部中。
18. 根据权利要求15所述的方法，其中延展所述远侧端部组件包括将所述至少一个长条应用到所述表面，其中：
至少一个应变消除元件被定位在所述至少一个长条的近侧端部处；以及
至少一个应变消除元件被定位在所述至少一个长条的远侧端部处。
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