CN1913841B - 烧蚀导管 - Google Patents
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Abstract
一种高频电流烧蚀导管，具有端电极、用来检测端电极的温度的装置、导管轴、及手控制段，其特征在于，端电极具有通过用曲面把具有中心在同一直线上的三个或更多个整体球形表面相连接而形成的形状。电极的直径较小，与有机体的接触性是希望的，可给出巨大输出，及端电极可容易地用循环血液流冷却。
Description
技术领域
本发明涉及一种烧蚀导管。更具体地说，本发明涉及一种具有末端电极的烧蚀导管，该末端电极具有小直径，实现与有机体的优良接触，可提供大输出功率及容易用循环血液流冷却。
背景技术
心律失常主要由于在心脏处兴奋增盛的形成和形成的兴奋增盛的异常传输而发生。从诊断的观点出发，心律失常的症状包括范围从留下不用治疗的情形到致命情形的各种情形。引起生活质量下降的心律失常为了治愈而被治疗。以前主要使用诸如Na通道阻塞剂和K通道阻塞剂之类的抗心律失常药物。在1982年，使用烧蚀导管的心肌烙术应用于临床治疗作为非医药疗法。目前，新的心律失常药物的开发在继续，并且同时，心肌烙术的改进也在继续。
在经皮心肌烙术中，烧蚀导管插入到心腔中，并且通过在末端电极与相对电极板之间施加热量而损坏或改性其中发生心律失常的心肌组织。这种治疗主要应用于快速心律失常，如阵发性室上性心动过速、房性心动过速、心房扑动和阵发性室性心动过速。作为第一步，通过心电生理检查调查心律失常的原因和心律失常的区域。确认心律失常的类型和回路，并且基于调查的结果决定通过电流的最佳区域。在心肌烙术中，把末端电极推到引起心律失常的区域，并且重复在例如53至60℃下加热约60秒。
目前广泛使用的具有在图11中表示的单一球形形状的球形电极和具有在图12中表示的球形末端的圆柱形电极，具有较小直径并且呈现优良的可操作性。然而，这些电极具有如下缺陷：输出功率小，电极不能实现与有机体足够地接触或固定到有机体上，用循环血液流冷却的程度很小，及烧灼限于由末端电极推入区域周围约5mm的范围。因此，这些电极只能应用于具有其根源可在窄范围内找到的单一原因的单源心律失常的治疗、和通过非常窄部分的传导路径的治疗。对于在心室壁中的深区域的应用是困难的，尽管较靠近在心室壁中的心内膜的区域可被烧灼。提出了具有在图13和14中表示的两个电极的末端电极。然而，在与有机体接触和用循环血液流冷却方面的改进效果不足。具有大尺寸、称作大末端电极的电极由于电极的大直径引起操作性下降，尽管输出功率大并且改进了借助于循环血液流的冷却。因此，一直希望一种具有小直径电极、呈现优良操作性及可提供大输出功率的烧蚀导管。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有末端电极的烧蚀导管，该末端电极具有小直径，实现与有机体的优良接触，可提供大输出功率及容易用循环血液流冷却。
作为为实现以上目的由本发明人进行的广泛研究的结果，发现，当烧蚀导管的末端电极具有通过用曲面把中心在同一直线上的三个或更多个球形或近似球形表面彼此相连接而形成的形状时，电极的表面面积可增大以提供大输出功率，同时保持电极的小直径，由于电力线的排斥效应可实现接近通过使用大球形电极实现的深度烧灼，及由于具有彼此连接的三个或多个近似球形表面的形状可改进与有机体的接触和到有机体的固定。基于该知识已经完成本发明。
本发明提供：
(1)一种射频电流烧蚀导管，包括末端电极、用来检测末端电极的温度的装置、导管轴、及在近端处用于操作的部分，其中末端电极具有通过用曲面把中心在同一直线上的三个或更多个球形或近似球形表面彼此相连接而形成的形状；
(2)在(1)中描述的烧蚀导管，其中，三个或更多个球形或近似球形表面的至少一个是从球形表面、轴线在导管中心轴线上的旋转椭球表面、轴线在导管中心轴线上的蛋形表面、及轴线在导管中心轴线上的半球形表面中选择的表面；
(3)在(1)和(2)的任一项中描述的烧蚀导管，其中，末端电极具有0.5至15mm的长度、和0.5至3mm的最大外径；
(4)在(3)中描述的烧蚀导管，其中，当相邻两个球形或近似球形表面的平均直径由D代表，并且在相邻两个球形或近似球形表面的中心之间的距离由d代表时，d/D相对于相邻两个球形或近似球形表面的整个组合是0.1至2；
(5)在(3)中描述的烧蚀导管，其中，当相邻两个球形或近似球形表面的平均直径由D代表，并且在相邻两个球形或近似球形表面的中心之间的距离由d代表时，d/D相对于相邻两个球形或近似球形表面的整个组合是0.5至1.25；
(6)在(1)和(2)的任一项中描述的烧蚀导管，其中，末端电极具有1至12mm的长度、和1.0至2.7mm的最大外径；
(7)在(6)中描述的烧蚀导管，其中，当相邻两个球形或近似球形表面的平均直径由D代表，并且在相邻两个球形或近似球形表面的中心之间的距离由d代表时，d/D相对于相邻两个球形或近似球形表面的整个组合是0.1至2；及
(8)在(6)中描述的烧蚀导管，其中，当相邻两个球形或近似球形表面的平均直径由D代表，并且在相邻两个球形或近似球形表面的中心之间的距离由d代表时，d/D相对于相邻两个球形或近似球形表面的整个组合是0.5至1.25。
附图说明
图1表示呈现本发明的烧蚀导管的末端电极的形状的实施例的图。
图2表示呈现末端电极形状的另一个实施例的图。
图3表示呈现末端电极形状的另一个实施例的图。
图4表示呈现末端电极形状的另一个实施例的图。
图5表示呈现末端电极形状的另一个实施例的图。
图6表示呈现末端电极形状的另一个实施例的图。
图7表示呈现末端电极形状的另一个实施例的图。
图8表示呈现本发明的烧蚀导管的末端电极的另一个实施例的剖视图的图。
图9表示呈现本发明的烧蚀导管的实施例的侧视图的图。
图10表示呈现用于烧灼试验的设备的图。
图11表示呈现传统末端电极的一个例子的侧视图的图。图11表示呈现传统末端电极的另一个例子的侧视图的图。
图12表示呈现传统末端电极的另一个例子的侧视图的图。
图13表示呈现传统末端电极的另一个例子的侧视图的图。
图14表示呈现传统末端电极的另一个例子的立体图的图。
在这些图中，附图标记1指末端电极，附图标记2指空腔，附图标记3指末端电极，附图标记4指导管轴，附图标记5指在近端处用于操作的部分，附图标记6指用来测量电位的电极，附图标记7指保持在恒定温度下的水箱，附图标记8指猪的心脏，及附图标记9指用来产生射频电流的设备。
具体实施方式
本发明的烧蚀导管是一种射频电流烧蚀导管，该射频电流烧蚀导管包括末端电极、用来检测末端电极的温度的装置、导管轴、及在近端处用于操作的部分，其中末端电极具有通过用曲面把中心在同一直线上的三个或更多个球形或近似球形表面彼此相连接而形成的形状。在本发明中，近似球形表面没有特别限制，只要表面具有包裹有接近球形状的表面的形状。形状的例子包括轴线在导管中心轴线上的旋转椭球表面；轴线在导管中心轴线上的蛋形表面；由两个在底部处彼此连接的截头圆锥形成并且其轴线在导管中心轴线上的表面；通过倒圆使得实心体可包裹有轴线在导管中心轴线上的球形表面、旋转椭球表面或蛋形表面，或通过形成轴线在导管中心轴线上的曲面，而具有由实心体，如具有连接相对顶角的线或连接在导管中心轴线上的相对两个正面的对角线的交叉点的线的立方体和多面体、和具有曲面的实心体，形成的形状的表面；通过由与导管中心轴线相垂直的平面近似平分球形表面形成的半球形表面；及通过由与导管中心轴线相垂直的平面近似平分旋转椭球表面或蛋形表面形成的表面。
在本发明中，当相邻两个球形或近似球形表面的平均直径由D代表，并且在相邻两个球形或近似球形表面的中心之间的距离由d代表时，优选的是，d/D相对于相邻两个球形或近似球形表面的整个组合是0.1至2，并且更优选地是0.5至1.25。平均直径是指由相邻两个球形或近似球形表面的直径得到的算术平均，其中直径是球形表面的直径或近似球形表面的“直径”。在本发明中，用于平均直径D的计算的近似球形表面的“直径”按如下定义。当表面是轴线在导管中心轴线上的旋转椭球表面、或轴线在导管中心轴线上的蛋形表面时，通过使用放置在中心轴线上的“直径”而计算平均直径。当表面是由两个在底部处彼此连接的截头圆锥形成并且其轴线在导管中心轴线上的表面；或通过倒圆使得实心体可包裹有轴线在导管中心轴线上的球形表面、旋转椭球表面或蛋形表面，或通过形成轴线在导管中心轴线上的曲面，而具有由实心体，如具有连接相对顶角的线或连接在导管中心轴线上的相对两个正面的对角线的交叉点的线的立方体和多面体、和具有曲面的实心体，形成的形状的表面时，通过使用球形表面的直径或放置在中心轴线上的旋转椭球表面或蛋形表面的“直径”而计算平均直径。当表面是通过由与导管中心轴线相垂直的平面近似平分球形表面而形成的半球形表面时，通过使用球形表面的直径而计算平均直径。当表面是由与导管中心轴线相垂直的平面近似平分轴线在导管中心轴线上的旋转椭球表面或蛋形表面而形成的半球形表面时，通过使用放置在中心轴线上的旋转椭球表面或蛋形表面的“直径”而计算平均直径。在本发明中，优选的是，如上定义的放置在导管中心轴线上的旋转椭球表面或蛋形表面的“直径”、与通过由与导管中心轴线相垂直的平面切开表面而得到的截面圆的最大直径的比值是0.7至1.3，并且更优选地是0.85至1.15。用来计算在相邻两个球形或近似球形表面的中心之间的距离的近似球形表面的中心位置，被定义为提供通过由与旋转椭球表面或蛋形表面的中心轴线相垂直的平面切开表面而得到的截面圆中的最大直径的截面圆的圆心位置。
图1表示呈现本发明的烧蚀导管的末端电极的形状的实施例的图。在本实施例中，中心在末端电极的中心轴线上的三个球形表面用光滑曲面彼此连接。在图1和随后的图2至7中，近似球形表面由部分实线和部分虚线表示，并且末端电极的表面由全部实线表示。在本实施例中，d/D的值是1.0。图2表示呈现烧蚀导管的末端电极形状的另一个实施例的图。在本实施例中，中心在末端电极的中心轴线上的四个球形表面用光滑曲面彼此连接。在本实施例中，d/D的值是0.75。图3表示呈现烧蚀导管的末端电极形状的另一个实施例的图。在本实施例中，中心在末端电极的中心轴线上的三个球形表面用光滑曲面彼此连接。在本实施例中，d/D的值是1.25。
在本发明中，形成末端电极的三个或更多近似球形表面不必具有相同尺寸。末端电极可以具有通过彼此连接具有不同尺寸的三个或更多近似球形表面而形成的形状。图4表示呈现烧蚀导管的末端电极形状的另一个实施例的图。在本实施例中，中心在末端电极的中心轴线上的两个较小球形表面和一个较大球形表面用光滑曲面彼此连接。在该实施例中，d/D的值是1.11。
图5表示呈现烧蚀导管的末端电极形状的另一个实施例的图。在本实施例中，中心在末端电极的中心轴线上的两个球形表面和一个旋转椭球表面用光滑曲面彼此连接。如以上定义的那样，通过把放置在中心轴线上的直径用作旋转椭球表面的直径而计算近似球形表面的平均直径。在本发明中，d/D的值是1.07。图6表示呈现本发明的烧蚀导管的末端电极形状的另一个实施例的图。在本实施例中，其长轴在末端电极1的中心轴线上的两个旋转椭球表面和其短轴在末端电极的中心轴线上的一个旋转椭球表面用光滑曲面彼此连接。在本发明中，d/D的值是0.96。
在本发明中，形成末端电极的三个或更多个近似球形表面不必具有完全近似的球形表面。例如，可以使用半球形表面。图7表示呈现末端电极形状的另一个实施例的图。在本实施例中，从末端开始的第三近似球形表面具有半球形形状。由于半球形表面当作近似球形表面，所以在图7中表示的实施例的末端电极具有通过用曲面彼此连接中心在同一直线上的三个或更多个近似球形表面而形成的形状。在本发明中，d/D的值是1.0。
图8表示呈现本发明的烧蚀导管的末端电极的另一个实施例的剖视图的图。本实施例的末端电极近似具有与在图1中表示的实施例的末端电极的形状相同的形状，并且d/D的值是1.0。在本实施例中，空腔2形成在末端电极1的内部处。用来检测温度的装置、和用来把射频电流引入到末端电极的电极引线布置在空腔中。
由于本发明的烧蚀导管的末端电极具有通过用曲面彼此连接三个或更多个近似球形表面而形成的平稳起伏形状，所以末端电极优良地实现与有机体的接触和固定到有机体上，并且容易地放置到心腔壁的折叠部分中。因此，末端电极能稳定地被推动以实现心肌烙术。由于末端电极具有通过用曲面彼此连接三个或更多个近似球形表面而形成的光滑形状并用循环血液流冷却，所以能抑制引起血栓形成的血液凝结。由于本发明的烧蚀导管的末端电极具有比具有球形末端的圆柱形电极大的表面积，并且提供与通过使用大末端电极得到的一样大的输出功率，所以具有大面积的区域可被烧灼到较大深度。在具有通过用曲面彼此连接三个或更多个近似球形表面而形成的形状的末端电极中，最强电力线从每个近似球形表面的最外圆周部分发射。换句话说，实际上从具有通过用曲面彼此连接三个近似球形表面而形成的形状的末端电极发射三条电力线。因为电力线由于电力线的排斥效应而彼此排斥，所以增强在中心处的输出功率。在中心处的电力线透过有机体的组织直接进入深区域，并且有效地实现烧灼。
在本发明中，如上所述，构成末端电极的近似球形形状可从球形表面、旋转椭球表面或蛋形表面的完整形状进一步修改。修改形状的例子包括由在底部处彼此连接和倒圆的两个截头圆锥形成的形状、倒圆到很大程度的立方体的形状。当形状通过在彼此离开适当的距离处把每个覆盖有曲面的三个或更多个相对均匀块彼此连接而形成时，电极的表面积可增大而不增加电极的外径，并且由于在块之间的电力线的排斥效应可呈现接近大末端电极的效果，同时在中心部分处的电位不如通过仅增加具有单一球形表面的电极的长度而得到的具有球形末端的圆柱形末端电极的电位减小得那样多。然而，当形状从球形形状大大地变形并且形成尖点时，有电荷集中在尖点处而引起温度的异常升高的可能性，并且诸如血栓形成和组织损坏之类的副效应发生。
在本发明中，优选的是，末端电极的长度是0.5至15mm，并且更优选地是1至12mm。当末端电极的长度比0.5mm短时，有得不到使用导管的心肌烙术所必需的输出功率的可能性。当长度超过15mm时，有烧蚀导管的操作性下降的可能性。
在本发明中使用的末端电极的材料的例子包括金、不锈钢、铂、铂-铱合金、铂-钨合金及镍-钛形状记忆合金。在这些材料中，铂是优选的，因为铂已经频繁地用于有机体，并且已经证实安全性。在本发明中使用的用来检测温度的装置没有特别限制。例子包括镍铝/镍铬合金热电偶和热敏电阻。
图9表示呈现本发明的烧蚀导管的实施例的侧视图的图。本实施例的烧蚀导管具有末端电极3、导管轴4及在近端处用于操作的部分5，并且用来检测末端电极的温度的装置布置在末端电极的空腔中。就导管轴的材料而论，例如，可使用一种构造，该构造具有：最外层，包括具有40至70的D硬度的聚氨酯或聚酰胺；中间层，包括金属网或线圈作为增强物；及最内层，包括具有优良机械和电气性能的聚酰亚胺。以上构造可通过在形成最内层的塑料管的表面上编织或缠绕金属丝、接着通过把涂层材料涂敷到表面上而形成。优选的是，导管轴的远端部分形成有弹性体，从而远端部分可如希望的那样自由地弯曲。在最内层的内部处的空腔中，布置多个腔，并且通过诸腔插入用来把射频电流供给到末端电极的电极引线、用来把检测末端电极的温度的装置连接到在近端处用于操作的部分上的引线、及用于导管轴的远端部分的弯曲操作的张力线。作为在最内层的空腔内部处的腔，可以布置用来通过冷却水的腔。
在本发明的烧蚀导管的中，优选的是，末端电极外径的最大值是0.5至3mm，并且更优选地是1.0至2.7mm。当末端电极外径的最大值小于0.5mm时，有保证布置电极引线和热电偶所必需的空间变得困难的可能性。当末端电极外径的最大值超过3mm时，有插入到大腿静脉中变得困难的可能性。
在本发明的烧蚀导管中，优选的是，用来测量电位的电极6布置在导管轴的远端处。在使用X射线的观察下烧蚀导管插入到心腔中。通过在远端处用于操作的部分处的操作从心室和心房发送定步刺激以诱导阵发性心动过速，并且进行其中附加辅助传导路径的瓣环部分的绘图(mapping)。把由布置在导管的远端部分处用来测量电位的电极测量的在心腔中的电位用作指示器，决定用于烧蚀的最佳部分，并且通过射频电流。当射频电流的频率较低时，透入有机体的组织中的程度较大。然而，使用在500kHz区域内的射频电流，因为当频率低于300kHz时，细胞膜由于法拉第效应被激励而引起心律失常。优选的是，输出功率是20至50W，并且末端电极的温度是50至60℃。当射频电流通过最佳区域时，在辅助传导路径处的传导在几秒内中断。当电流的通过完成时，由临床心电生理试验证实没有复发的可能性。因而，完成操作。
例子
参照如下例子将更明确地描述本发明。然而，本发明不限于例子。
例1
制备装有具有在图8中表示的形状和在图9中表示的构造的末端电极的烧蚀导管。末端电极具有8.0mm的长度，由铂制成，及具有一种形状，使得具有2.6mm直径的三个球形表面布置在同一直线上在2.6mm的中心之间的距离处，并且三个球形表面和与第三球形表面相邻的导管轴的部分用光滑表面彼此连接。导管轴具有1,100mm的有效长度和2.4mm的外径，并且用于导管轴的材料对于在近端处的部分是用不锈钢编织物增强的聚酰胺树脂，并且对于在远端处的弯曲部分是聚酰胺聚醚弹性体。作为用来检测末端电极的温度的装置，镍铝/镍铬合金热电偶布置在末端电极的内部处。由铂制成的用来测量电位的三个电极从末端电极向在近端处的部分以在彼此之间2mm的距离附加到导管轴上。在管的空腔内部处从在近端处的用于操作的部分到导管轴的远端部分延伸的一对金属丝被布置，从而远端部分通过借助于在近端处用于操作的部分处的手柄的操作拉动金属丝而可弯曲。末端电极和用来产生射频电流的设备通过电极引线彼此连接。
图10表示呈现用于烧灼试验的设备的图。相对电极板放置在水箱7的底部处，该水箱7保持在37℃的恒定温度下，并且填充有生理盐水。猪的心脏8放置在相对电极板上，并且烧蚀导管的末端电极3推到猪的心脏。从用来产生射频电流的设备9通过500kHz的射频电流。当输出功率增大到50W时，在由热电偶测量的在末端电极的内部处的温度达到60℃。在这种条件下进行烧灼60秒，停止电流5分钟。这种操作进行四次。
在完成烧灼之后，取出猪的心脏，并且检查烧灼区域。烧灼区域具有120mm2的表面积和7mm的深度。
比较例1
按照与在例1中进行的那些相同的过程进行猪心脏的烧灼试验，不同之处在于，具有球形末端的圆柱形电极用作末端电极，该球形末端具有在图12中表示的形状，在末端处的球形表面的直径为2.6mm，及长度为3.5mm。
当500kHz的射频电流的输出功率增大到35W时，在由热电偶测量的在末端电极的内部处的温度达到60℃。在这种与例1中进行的条件类似的条件下进行烧灼5次每次60秒。
在完成烧灼之后，取出猪的心脏，并且检查烧灼区域。烧灼区域具有75mm2的表面积和5mm的深度。
比较例2
按照与在例1中进行的那些相同的过程进行猪心脏的烧灼试验，不同之处在于，具有5.0mm的球形表面直径的大末端电极用作末端电极。
当500kHz的射频电流的输出功率增大到45W时，在由热电偶测量的在末端电极的内部处的温度达到60℃。在这种与例1中进行的条件类似的条件下进行烧灼5次每次60秒。
在完成烧灼之后，取出猪的心脏，并且检查烧灼区域。烧灼区域具有100mm2的表面积和6mm的深度。
例1和比较例1和2的结果表示在图1中。
表1
如表1中所示，在例1中使用的烧蚀导管能以较大输出功率实现烧灼，该烧蚀导管装有具有通过用曲面彼此连接三个球形表面而形成的形状的末端电极。烧灼在较大面积上实现到较深区域中。因而表明，本发明的烧蚀导管呈现比装有呈现不足操作性的大末端电极的烧蚀导管更优良的烧灼性能，同时保持优良的可操作性。
工业适用性
由于本发明的烧蚀导管具有有通过用曲面彼此连接具有中心在同一直线上的三个球形表面而形成的形状的末端电极，所以由于电极的小直径而操作性优良，由于与有机体的优良接触可实现稳定使用，可得到大输出功率，由于电力线的排斥效应能量达到较深区域，容易实现借助于循环血液流的冷却，及抑制血栓形成。对其可应用经皮导管心肌烧灼的病例增加，并且通过使用本发明的烧蚀导管可得到优良的结果。
Claims (7)
1.一种射频电流烧蚀导管，包括末端电极、用来检测末端电极的温度的装置、导管轴、及在近端处用于操作的部分，其中，末端电极具有通过用曲面把具有中心在同一直线上的三个或更多个球形表面彼此相连接而形成的平稳起伏形状，其中，所述末端电极的三个或更多个连接的球形表面是完整的，在所述末端电极的表面上的任何地方不会形成任何间隙或开口。
2.根据权利要求1所述的烧蚀导管，其中，末端电极具有0.5至15mm的长度、和0.5至3mm的最大外径。
3.根据权利要求2所述的烧蚀导管，其中，当相邻两个球形表面的平均直径由D代表，并且在相邻两个球形表面的中心之间的距离由d代表时，d/D相对于相邻两个球形表面的整个组合是0.1至2。
4.根据权利要求2所述的烧蚀导管，其中，当相邻两个球形表面的平均直径由D代表，并且在相邻两个球形表面的中心之间的距离由d代表时，d/D相对于相邻两个球形表面的整个组合是0.5至1.25。
5.根据权利要求1所述的烧蚀导管，其中，末端电极具有1至12mm的长度、和1.0至2.7mm的最大外径。
6.根据权利要求5所述的烧蚀导管，其中，当相邻两个球形表面的平均直径由D代表，并且在相邻两个球形表面的中心之间的距离由d代表时，d/D相对于相邻两个球形表面的整个组合是0.1至2。
7.根据权利要求5所述的烧蚀导管，其中，当相邻两个球形表面的平均直径由D代表，并且在相邻两个球形表面的中心之间的距离由d代表时，d/D相对于相邻两个球形表面的整个组合是0.5至1.25。
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