DE102004008366B3

DE102004008366B3 - Vorrichtung zur Durchführung von Laserangioplastie mit OCT-Überwachung

Info

Publication number: DE102004008366B3
Application number: DE102004008366A
Authority: DE
Inventors: Michael Maschke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2024-02-21
Also published as: JP2005230549A; JP5019716B2; US7238178B2; US20050187541A1

Abstract

Vorrichtung zum Durchführen von Laserangioplastie, bei der im Bereich einer Katheterspritze über eine Laserabstrahlvorrichtung Laserlicht zur Plaque-Beseitigung ausgestrahlt wird, mit gleichzeitiger OCT-Überwachung. In einer gemeinsamen Katheterhülle sind die Zuleitungen zur Laserabstrahlvorrichtung und die rotierenden OCT-Signalleitungen angeordnet, die zu einem innerhalb eines umlaufenden Ringfensters der Katheterhülle angeordneten OCT-Sensor führen, der in Abstand von der Laserabstrahlvorrichtung angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Durchführen von Laserangioplastie, bei der im Bereich einer Katheterspitze über eine Laserabstrahlvorrichtung Laserlicht zur Plaque-Beseitigung ausgestrahlt wird, mit gleichzeitiger OCT-Überwachung, wobei in einer gemeinsamen Katheterhülle die Zuleitungen zur Laserabstrahlvorrichtung und die OCT-Signalleitungen angeordnet sind..
Eine der häufigsten Erkrankungen mit Todesfolge sind die vaskulären Gefäßerkrankungen, insbesondere der Herzinfarkt. Dieser wird verursacht durch Erkrankungen der Koronargefäße (Arteriosklerose). Dabei kommt es durch Ablagerungen (arteriosklerotische Plaque) zu einer "Verstopfung" von Koronargefäßen.
Wenn die Koronarangiographie schwere Einengungen (Stenosen) an den Herzkranzgefäßen zeigt, die Angina pectoris verursachen, die Leistungsfähigkeit einschränken und/oder den Patienten bedrohen, dann wird heute in der Mehrzahl der Fälle eine PTCA (Perkutane Transluminale Koronare Angioplastik) durchgeführt. Dazu werden die Engstellen der Koronargefäße mit dem sogenannten "Ballon-Katheter" gedehnt. In den letzten Jahren hat sich zusätzlich die Laserangioplastie (PTLA) etabliert, um die Koronargefäße von Plaque zu befreien, insbesondere bei langen Stenosen (>2 cm), bei kompletten Verschlüssen und In-Stent-Restenosen.
Unter der Laserangioplastie versteht man die Beseitigung von Plaque mit einem thermischen oder nicht thermischen Laser. Dazu führt der Arzt einen Laserkatheter bis an die Verengung im Herzkranzgefäß. Der Laserkatheter besteht aus dünnen optischen Glasfasern. Die Laserenergie führt zu photo-akustischen und photochemischen Prozessen, durch welche die Plaque beseitigt werden kann. Beim thermischen Verfahren erhitzt ein Laser-Ballon-Katheter 15 Sekunden lang auf eine Temperatur von 80 bis 100 Grad und zerstört auf diese Weise die Verkalkung. Diese Methode wird heute nur noch selten verwendet. Beim nicht-thermischen Verfahren wird ein ultravioletter (308 nm) gepulster Laser (Excimer-Laser) verwendet. Dieser gepulste Laser führt innerhalb von wenigen hundert Mikrosekunden zur Entstehung von Dampfblasen, die eine explosionsartige Veränderung der Plaque bewirken. Mit diesem Verfahren ist ein kontrollierteres Abtragen der Plaque möglich. An die Laserangioplastie kann sich noch eine PTCA und/oder eine Stentimplantation anschließen.

Aus der US 6,117,128 A ist eine oben genannte Vorrichtung zur Laserangioplastie bekannt, bei der in einem ersten Lumen eines Katheters eine optische Faser zur Weiterleitung der Laserenergie einer Laserquelle an die Behandlungsstelle verläuft. Ein zweites Lumen kann eine Faser für einen optischen Kohärenztomographen aufnehmen.

Auch die US 6,660,001 B2 beschreibt eine oben genannte Vorrichtung, bei der weiterhin im Katheter mehrere Glasfasern zur Abstrahlung der Laserenergie einer Laserquelle und eine Reflektanzfaser, die proximal mit dem optischen Reflektanzsystem verbunden ist, angeordnet sind.

Eine Vorrichtung zur Laserangioplastie ist beispielsweise in der US 5,093,877 , "Optical Fiber Lasing Apparatus Lens", und in der EP 0 355 200 A1 "Balloon dilatation catheter with laser cutting capability" beschrieben. Als Produkt ist beispielsweise das CVX-300^® Excimer Laser System von Spectranetics, Colorado Springs, CO, USA bekannt.

Die oben beschriebene Intervention wird unter Röntgenkontrolle mittels Kontrastmittel mit einem Angiographiegerät durchgeführt. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die Koronar gefäße nur zweidimensional dargestellt werden und nur die eigentliche Verengung im Röntgenbild dargestellt wird. Das medizinische Personal kann während des Eingriffs kaum zwischen Plaque und Gefäßwand unterscheiden. Dadurch steigt das Risiko, dass an den falschen Stellen der Laser angesetzt wird und es zu Verletzungen in der Form einer Blutung, Beschädigung oder Perforation/Dissektion der Gefäßwand kommt.

Das Einführen eines IVUS-Katheters (Intravaskulärer Ultraschall) in das Gefäß verbessert die bildgebenden Informationen, hat aber den Nachteil, dass ein relativ teuerer Katheter zusätzlich in den Patienten eingeführt und vor dem Einführen des Ballonkatheters aus dem Gefäß entfernt werden muss. Ein IVUS System ist beispielsweise in der DE 198 27 460 A1 und der US 5,193,546 beschrieben. Der Nachteil der IVUS Lösung liegt in der eingeschränkten Ortsauflösung des Ultraschall-Verfahrens.

Eine deutlich bessere Ortsauflösung, insbesondere im interessierenden Nahbereich, liefert ein OCT-Katheter, der separat in das Gefäß eingeführt wird.

Das OCT-Verfahren (Optical Coherence Tomography) ist z. B. in der US 5,921,926 und der EP 0 815 801 B1 beschrieben. Die OCT-Technik arbeitet ähnlich wie der bildgebende Ultraschall (B-Methode), Das physikalische Grundprinzip fundiert auf dem Michelson Interferometer.

Der Nachteil dieses Vorgehens ist, dass jedes Mal die OCT-Vorrichtung aus dem Gefäß herausgezogen werden muss, wenn der Laserkatheter eingeführt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die Laserangioplastie unter gleichzeitiger OCT-Überwachung durchgeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die OCT-Signalleitungen als rotierende OCT-Signalleitungen ausgebildet sind, die zu einem innerhalb eines umlaufenden Ringfensters der Katheterhülle angeordneten OCT-Sensor führen, der in Abstand von der Laserabstrahlvorrichtung angeordnet ist.

Durch die erfindungsgemäße Integrierung eines Laserangioplastie-Katheters mit einem OCT (Optical Coherence Tomography)-Katheter zu einer Baueinheit ergibt sich ein optimales System zur Reduzierung von Gefäßstenosen. Der große Vorteil dieses kombinierten Katheters liegt in der Reduktion von Verfahrensschritten und der Reduktion der verwendeten Katheter. Gleichzeitig bedarf es geringerer Röntgenstrahlung zur Überwachung des Kathetereinsatzes. Die Bilder des OCT-Systems liefern wichtige zusätzliche medizinische Informationen in hoher Auflösung, insbesondere im Nahbereich über die Plaque und die Gefäßwand. Damit kann jeweils die Plaque erkannt werden und an den richtigen Stellen mit der richtigen Energie die Beseitigung der Plaque durch die Lasersonde erfolgen und anschließend der Erfolg sofort überprüft werden. Durch diese kombinierte Vorrichtung werden somit die bekannten Risiken einer solchen Intervention bedeutend reduziert.

Der vorzugsweise als drehender Spiegel ausgebildete OCT-Sensor kann dabei, vom externen Katheterende aus gesehen, sowohl vor als auch hinter der Laserabstrahlvorrichtung liegen, wobei die Anordnung vor der Laserabstrahlvorrichtung den Vorteil hat, dass die, bevorzugt als hohle flexible Antriebswelle ausgebildete, Antriebswelle für den OCT-Sensor innerhalb derer auch die als Glasfaserleitungen ausgebildeten OCT-Signalleitungen verlaufen, nicht durch die Laserabstrahlvorrichtung durchgeführt werden muss. Dies würde nämlich dann möglicherweise Schwierigkeiten bereiten, wenn die Laserabstrahlvorrichtung eine abstrahlende Linse ist, die über eine optische Faserleitung mit einer externen Laserlichtquelle verbunden ist.

Die Durchführung der Antriebswelle durch die Laserabstrahlvorrichtung bereitet aber dann keine Schwierigkeiten, wenn die Laserabstrahlvorrichtung ein nach außen abstrahlendes, vorzugsweise ringförmig umlaufendes, Dioden-Array umfasst, das über elektrische Verbindungsleitungen mit einem externen Ansteuerkreis verbunden ist. In diesem Fall wird also nicht externes Laserlicht eingespeist, sondern das Laserlicht am Abstrahlort der Katheterspitze durch das Laserdioden-Array erzeugt. Durch entsprechende selektive Ansteuerung der einzelnen Laserdioden kann dabei auch ganz gezielt eine Abstrahlung nur in einer bestimmten Richtung erfolgen, sodass Plaque-Ablagerungen ganz selektiv bestrahlt werden können, ohne gleichzeitige Bestrahlung einer nicht mit Plaque bedeckten Gefäßinnenwand.

Mit Vorteil kann die Katheterhülle mit endseitigen Ein- bzw. Austrittsöffnungen für Kontrastmittel oder Spülflüssigkeit versehen sein, da sowohl für die Verwendung des Laserkatheters als auch des OCT-Katheters eine Spüllösung (z. B. physiologische Salzlösung) im Bereich der zu behandelnden bzw. untersuchenden Stelle eingespritzt werden muss.

Neben der Anordnung von Magneten an der Katheterspitze zur magnetischen Navigation kann auch eine Ausbildung der Vorrichtung mit einem sie durchsetzenden Führungsdraht vorgesehen sein.

Schließlich liegt es auch noch im Rahmen der Erfindung, dass an der Katheterspitze ein zum Fixieren des Katheters und/oder zur Gefäßdilatation dienender, vorzugsweise mehrkammeriger aufblasbarer Ballon angeordnet ist. Dieser Ballon kann sowohl zum Fixieren der Katheterspitze während der Intervention an einer gewünschten Stelle dienen, als auch zur zusätzlichen Dilatation des Gefäßes und damit zum zusätzlichen mechanischen Aufbrechen der Plaque-Ablagerungen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen kombinierten OCT-Laserangioplastie-Katheter mit in der Katheterspitze angeordnetem OCT-Sensor und
2 einen Teilschnitt der Katheterspitze eines abgewandelten OCT-Laserangioplastie-Lasers, bei dem extern erzeugtes Laserlicht zu einer in der Katheterspitze liegenden Abstrahllinse geführt wird.
Die 1 zeigt schematisch einen kombinierten OCT-Laserangioplastie-Katheter mit einer äußeren flexiblen Katheterhülle 1, innerhalb derer eine hohle flexible Antriebswelle 2 mit integrierter Glasfaserleitung 3 als OCT-Leitung angeordnet ist. Die hohle flexible Antriebswelle dient zum Antreiben eines den OCT-Sensor bildenden drehenden Spiegels 4, der in der Katheterspitze hinter einem zum Fixieren des Katheters und/oder zur Gefäßdilatation dienenden Ballon 5 angeordnet ist. Der Drehspiegel 4 liegt innerhalb eines ringförmig umlaufenden Austrittsfensters 6 für das über die Signalleitungen 3 zugeführte Infrarotlicht, mit dem die Gefäßinnenwand bestrahlt wird, wobei das reflektierte Licht durch die gleiche Leitung wieder zurück geleitet und am externen Ende des Katheters in einer entsprechenden Auswerteeinrichtung 7 verarbeitet wird. Bei 8 ist eine Rotationskupplung für die Anschlüsse dargestellt, während bei 9 eine Einspeiseöffnung zum Zuführen von Kontrastmittel und Spülflüssigkeit angedeutet ist, die innerhalb der Katheterhülle, gegebenenfalls auch einer zusätzlichen in dieser angeordneten Spülleitung, nach vorne zu einer Spülmittelaustrittsöffnung 10 transportiert wird. Die Laserabstrahlvorrichtung besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel in 1 aus einem ringförmig um die Katheterhülle verteilt angeordneten Dioden-Array 11, das über elektrische Verbindungsleitungen 12 mit einem an der externen Verarbeitungseinheit 7 angeordneten Ansteuerkreis verbunden ist, der auch eine gezielte einzelne Ansteuerung der Laserdioden des Dioden-Arrays 11 und damit eine gerichtete seitliche Abstrahlung von Laserlicht gestattet. Die Verwendung eines solchen Dioden-Arrays zur unmittelbaren Erzeugung des Laserlichts im Austrittsbereich an der Katheterspitze hat den Vorteil, dass die Antriebswelle 2 durch die Laserabstrahlvorrichtung hindurchgeführt werden kann und somit die Anordnung wie in 1 überhaupt erst möglich ist.
Die 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen OCT-Laserangioplastie-Katheters, bei dem die Laserabstrahlvorrichtung an der Katheterspitze angeordnet ist. Die in 2 gezeigte Anordnung, bei der der Ballon 5 nicht mit dargestellt ist, weist eine Laserlinse 13 auf, die über eine optische Faserleitung 12' mit einer externen Laserlichtquelle verbunden ist. Der OCT-Sensor, d. h. der drehende Spiegel 4, liegt in diesem Fall dem externen Katheter benachbart, sodass ein Durchsetzen der Laserabstrahlvorrichtung nicht erforderlich ist, was ja bei einer Laserlinse zu einigen Problemen führen könnte.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So könnte neben der Anordnung von Magneten in der Katheterspitze zur magnetischen Navigation auch ein Führungsdraht verwendet werden, der zunächst unter Röntgenkontrolle in das Gefäß bis zur Zielposition (Stenose) gegebenenfalls unter Verwendung von Kontrastmittel eingebracht wird. Anschließend wird bei einer solchen Anordnung mit Führungsdraht der erfindungsgemäße Laserangioplastie-Katheter mit integrierter OCT-Sonde, wiederum unter Röntgenkontrolle, und gegebenenfalls Verwendung von Kontrastmittel bis zur Zielposition vorgeschoben. Wenn diese Zielposition erreicht wird, wird Spülflüssigkeit für das OCT-Verfahren eingespritzt und die Stelle, an der die Plaque beseitigt werden soll, mit hoher Auflösung betrachtet. Danach wird die Laserangioplastiein der Plaque vorgenommen und mit dem OCT-Sensorteil anschließend sofort die Stelle geprüft, an der die Laserenergie appliziert wurde. Gegebenenfalls kann dann auch noch, wie weiter oben bereits angedeutet wurde, eine zusätzliche Dilatation des Gefäßes mit Hilfe eines entsprechenden Ballons durchgeführt werden.

Claims

Vorrichtung zum Durchführen von Laserangioplastie, bei der im Bereich einer Katheterspitze über eine Laserabstrahlvorrichtung Laserlicht zur Plaque-Beseitigung ausgestrahlt wird, mit gleichzeitiger OCT-Überwachung, wobei in einer gemeinsamen Katheterhülle die Zuleitungen zur Laserabstrahlvorrichtung und die OCT-Signalleitungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die OCT-Signalleitungen als rotierende OCT-Signalleitungen ausgebildet sind, die zu einem innerhalb eines umlaufenden Ringfensters der Katheterhülle angeordneten OCT-Sensor führen, der in Abstand von der Laserabstrahlvorrichtung angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise als drehender Spiegel ausgebildete OCT-Sensor vom externen Katheterende aus gesehen vor der Laserabstrahlvorrichtung liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise als drehender Spiegel ausgebildete OCT-Sensor vom externen Katheterende aus gesehen hinter der Laserabstrahlvorrichtung liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise als Glasfaserleitung ausgebildete OCT-Signalleitung innerhalb einer hohlen flexiblen Antriebswelle für den OCT-Sensor liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Katheterhülle mit endseitigen Ein- bzw. Austrittsöffnungen für Kontrastmittel oder Spülflüssigkeit versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserabstrahlvorrichtung eine optische Faserleitung als Verbin dung zwischen einer externen Laserlichtquelle und einer abstrahlenden Linse umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserabstrahlvorrichtung ein abstrahlendes, vorzugsweise ringförmig umlaufendes, Dioden-Array umfasst, das über elektrische Verbindungsleitungen mit einem externen Ansteuerkreis verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Katheterspitze Magnete zur magnetischen Navigation angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen durchgehenden Führungsdraht aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Katheterspitze ein zum Fixieren des Katheters und/oder zur Gefäßdilatation dienender, vorzugsweise mehrkammeriger aufblasbarer Ballon angeordnet ist.