DE102005014854A1

DE102005014854A1 - Verfahren zum Bereitstellen von Messdaten für die zielgenaue örtliche Positionierung eines Katheters

Info

Publication number: DE102005014854A1
Application number: DE102005014854A
Authority: DE
Inventors: Arne Westphal; Norbert Rahn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12
Also published as: US7613499B2; US20060241421A1

Abstract

Ein Verfahren zum Bereitstellen von Messdaten für die zielgenaue örtliche Positionierung eines Ablationskatheters umfasst das Aufnehmen von elektrophysiologischen Potentialkurven in einer Mehrzahl von Stellungen des Ablationskatheters in Bezug auf eine Potentialmessung an einem Referenzkatheter. In jeder der Stellungen wird ein Röntgenbild aufgenommen und es wird die Stellung des Ablationskatheters jeweils auf dem Röntgenbild durch eine Markierung gekennzeichnet. Die elektrophysiologischen Potentialkurven werden mit den Markierungen datenmäßig verkoppelt. Beim Anklicken einer Markierung auf einem das Röntgenbild darstellenden Bildschirm erscheint auf einem anderen Bildschirm die zugehörige elektrophysiologische Potentialkurve, gegebenenfalls farblich oder durch Helligkeit, hervorgehoben. Umgekehrt wird beim Aktivieren der Potentialkurve auf einem die Potentialkurve darstellenden Bildschirm das Röntgenbild mit der Markierung abgefragt, also dargestellt, und die Markierung hervorgehoben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Messdaten für die zielgenaue örtliche Positionierung eines Operationskatheters, insbesondere eines Ablationskatheters.

Ein bei der Operation betreffend das Herz eingesetzter Ablationskatheter dient zum Ablatieren von Stoffen von der Herzinnenwand zum Zweck, Reizleitungen an der Herzinnenwand zu veröden (zu isolieren). Ziel hierbei ist die Beseitigung einer Krankheit bei der Funktionsweise des Herzens. Hierzu gehören Herzarrhythmien. Ein Problem bei verschieden Arrhythmien, beispielsweise bei der AV-Knoten Re-Entry-Tachykardie, besteht darin, dass man die krankhafte Stelle des Herzens auffinden muss, d. h. die beste Position für eine Ablation ermitteln muss.

Man arbeitet hierzu mit zwei Kathetern, mit dem Operationskatheter und dem Referenzkatheter. Der Referenzkatheter bleibt ortsfest. Der Operationskatheter wird in bestimmten Kammerbereichen des Herzens an verschiedene Stellungen geführt. In jeder Stellung werden von dem Operationskatheter Signale von einer elektrophysiologischen Potentialkurve aufgenommen. Diese wird jeweils in Beziehung zu einer Potentialmessung an dem Referenzkatheter gesetzt. Insbesondere wird ein zeitlicher Versatz zwischen Referenzkatheter und Operationskatheter ermittelt. Mit anderen Worten wird ermittelt, wie sich in dem Herzen Signale ausbreiten. Ein Signal kann zunächst im Referenzkatheter ermittelt sein und dann in der elektrophysiologischen Potentialkurve auftreten, die von dem Operationskatheter aufgenommen wird. Da entsprechende Signale wiederholt gleichartig auftreten, kann man dieselben Signalformen für die Mehrzahl von Stellungen des Operationskatheters erfassen. Um die Stellung zu ermitteln, die die beste für eine Ablation ist, muss man den Ort finden, an dem das Signal am frühesten auftritt, weil das Signal von der krankhaften Stelle her seinen Ursprung hat. Regelmäßig tritt es hierbei auf, dass man diesen Ort der frühesten Erregungsausbreitung bereits verlassen hat, bis sich herausstellt, dass dies der Ort der frühesten Erregungsausbreitung ist.

Das Problem für den Elektrophysiologen, der die elektrophysiologischen Potentialkurven aufnimmt, liegt also darin, den Katheter an eine Position zu bringen, wo er zuvor bereits gewesen ist, und für die elektrophysiologische Potentiale aufgezeichnet wurden. Bisher kann er sich anhand der Potentialkurven selbst im Raum orientieren, was aber zu langen Untersuchungszeiten führen kann.

Zur Unterstützung des Elektrophysiologen kann auch ein im dreidimensionalen Raum messendes Verfahren verwendet werden. Beispielsweise nutzt das CARTO-Positionierungssystem der Firma Biosense-Webster ein elektromagnetisches Feld, in dem mit Spulen bestückte Katheter bewegt werden. Die Katheterposition wird auf einer zum System gehörenden zusätzlichen Workstation dreidimensional im virtuellen Raum angezeigt. Das gesamte System ist sehr aufwendig und teuer. Der Elektrophysiologe muss ein zusätzliches System anschaffen. Er kann nur spezielle und teure Katheter verwenden. Insbesondere müssen Katheter zum Preis von etwa 2.500,-- EUR pro Stück bei Einmalverwendung eingesetzt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Benutzer (den Elektrophysiologen) bei der zielgenauen örtlichen Positionierung eines Operationskatheters, insbesondere eines Ablationskatheters, zuverlässig, aber kostengünstig zu unterstützen.

Die Erfindung stellt ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bereit.

Die Erfindung nutzt die Tatsache, dass es heutzutage in jedem elektrophysiologischen Labor, welches Ablationen durchführt, ein Röntgendurchleuchtungssystem zusätzlich zum elektrophy siologischen Registriersystem für den Herzkatheter gibt. Erfindungsgemäß wird in jeder der Stellungen, in der eine elektrophysiologische Potentialkurve aufgenommen wird, auch ein Röntgenbild aufgenommen. In dem Röntgenbild ist der Operationskatheter zumindest teilweise erkennbar. Die Stellung des Operationskatheters kann dann jeweils auf dem Röntgenbild durch eine Markierung gekennzeichnet werden.

Die Besonderheit der Erfindung liegt darin, dass die Daten aus den elektrophysiologischen Potentialkurven den Markierungen zugeordnet sind, d. h. dass die Daten miteinander "verlinkt" sind. Dies ermöglicht es, dass bei Aktivieren einer Markierung auf einem das Röntgenbild darstellenden Bildschirm eine zugehörige elektrophysiologische Potentialkurve abgefragt werden kann und/oder umgekehrt bei Aktivieren der Potentialkurve auf einem die Potentialkurven darstellenden Bildschirm das Röntgenbild mit der Markierung abgefragt werden kann.

Ein Aktivieren geschieht am einfachsten mittels Anklickens mit einer Computermaus (oder einem ähnlichen Hilfsmittel wie etwa einem Touchpad), und das Abfragen hat bevorzugt die Anzeige auf einem Bildschirm zur Folge. Vorliegend werden also Potentialkurven und Röntgenbilder gleichzeitig abgefragt; es gibt daher zwei Bildschirme, wobei die Daten auf dem Bildschirm miteinander verkoppelt (verlinkt) sind. Es wäre auch möglich, einen Teil der Daten in einem Bildschirmausschnitt darzustellen, beispielsweise die elektrophysiologischen Potentialkurven in einem Ausschnitt auf dem Röntgenbildschirm zu zeigen.

Bei einer Alternative der Erfindung wird die Markierung von einem Bediener gesetzt, vorzugsweise durch Anklicken auf einem das Röntgenbild darstellenden Bildschirm.

Da der Operationskatheter eine leicht zu erkennende Form, z. B. eine auf einem Röntgenbild erkennbare Spitze aufweist, kann die Markierung auch gemäß einer anderen Alternative automatisch unter Zuhilfenahme eines Bilderkennungssystems gesetzt werden.

Bei einer Vielzahl von durchfahrenen Stellungen gibt es eine Vielzahl von verschiedenen Potentialkurven. Um die Darstellung der datenmäßigen Verkoppelung zu erleichtern, können die verschiedenen Potentialkurven in unterschiedlichen Farben dargestellt werden und die zugehörigen Markierungen entsprechend in der selben Farbe auf den Bildschirm dargestellt werden. Alternativ zu Farben sind bestimmte Formen des Strichelns und Strichpunktierens der Linienführung möglich; Farben sind jedoch besonders schnell zu erkennen.

Bevorzugt erfolgt eine Farbcodierung in Abhängigkeit von einer Verzögerungszeit eines Signals aus der Potentialkurve gegenüber einem Referenzsignal in dem Referenzkatheter. Wie oben bereits erwähnt ist es diese Verzögerungszeit, mittels derer der ideale Ort für die Ablation bestimmt wird. Wird nun eine große Verzögerungszeit beispielsweise dunkelblau dargestellt und eine sehr kurze Verzögerungszeit in rot, sind auf dem zugehörigen Röntgenbild Farben im gesamten Spektrum von blau bis rot zu sehen, wobei bei Annäherung an die Farbe rot eine Annäherung an den idealen Ort für die Ablation erfolgt.

Idealerweise bleiben die Dateneinstellungen des Röntgensystems, das zur Aufnahme des Röntgenbildes dient, während der ganzen Zeit gleich. Die Röntgenbilder können daher einander überlagert werden, und die Markierungen können in einem einzigen Bild gesetzt werden. Anschließend wird der Operationskatheter in die für die Ablation gedachte Stellung verfahren, und dort wird abermals ein Röntgenbild aufgenommen. Der Elektrophysiologe prüft nun, ob dies die Stellung ist, die der kurzen Verzögerungszeit entspricht, z. B. eine mit rot markierte Stellung, und weiß so, ob der Zielpunkt erreicht ist. Gegebenenfalls wird der Operationskatheter nochmals ein wenig verfahren und ein weiteres Röntgenbild aufgenommen.

Gelegentlich kann es notwendig oder vorteilhaft sein, die Dateneinstellungen des Röntgensystems während des Durchfahrens des Ablationskatheters durch die Mehrzahl von Stellungen zu ändern. Entsprechend gibt es mehrere Röntgenbilder mit den zugehörigen Markierungen, wobei nach Aktivieren (Anklicken) einer jeweiligen Potentialkurve auf dem entsprechenden Bildschirm dann das entsprechende Röntgenbild gezeigt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden beim Aktivieren der Potentialkurve auch die Dateneinstellungen des Röntgensystems angezeigt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden beim Aktivieren der Potentialkurve, beispielsweise beim abermaligen Aktivieren oder beim Aktivieren mit der rechten Maus, die Dateneinstellungen an dem Röntgensystem nochmals vorgenommen. Beispielsweise kann der C-Bogen eines Röntgenangiographiesystems in eine bestimmte Stellung fahren, um das aufgenommene Röntgenbild zu wiederholen. Dies erleichtert es dem Elektrophysiologen, den Ablationskatheter nach Aufnahme der verschiedenen Potentialkurven in den verschiedenen Stellungen in die optimale Stellung zu verbringen, weil die ursprüngliche Aufnahmesituation, welche zur Entstehung des Röntgenbildes mit der Markierung geführt hat, wiederholt wird.

Die Erfindung betrifft auch ein Röntgenaufnahmesystem. Dieses ist über eine Datenverbindung, insbesondere eine Netzwerkverbindung, mit einem Registrierungssystem für Aufnahme von elektrophysiologischen Potentialkurven derart verbunden, dass es Daten mit diesen Registrierungssystem austauschen kann.

In einem zugehörigen Bildverarbeitungssystem sind die Daten aus dem Röntgenaufnahmesystem und dem Registrierungssystem verkoppelbar. Insbesondere sind das Röntgenaufnahmesystem und das Registrierungssystem, z. B. über eine Netzwerkuhr, synchronisiert, so dass die Zuordnung der Daten zueinander erleichtert oder auch erst ermöglicht ist.

Bevorzugt ist das Röntgenaufnahmesystem ein Röntgenangiographiesystem.

Es wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der:
1 eine Mehrzahl von elektrophysiologischen Potentialkurven zeigt, wie sie in verschiedenen Stellungen des Ablationskatheters aufgenommen sein können, und
2 schematisch die in einem Röntgenbild erkennbaren Körperteile eines Patienten zeigt, wobei in dem Röntgenbild erfindungsgemäß Markierungen gesetzt worden sind.
1 zeigt den Bildschirm eines elektrophysiologischen Registrierungssystems mit fünf Messkurven 10, 12, 14, 16 und 18, die von einem Ablationskatheter aufgenommen sind. Da sich eine krankhafte Veränderung des Herzens in jedem Herzschlagzyklus zeigt, haben die Kurven 10, 12, 14, 16 und 18 im Wesentlichen dieselbe Form. Sie unterscheiden sich nur durch ihr zeitliches Einsetzen, und zwar sind die Kurven in Bezug auf eine Referenzzeit dargestellt, welche von dem Referenzkatheter gemessen wird, und die hier durch eine gestrichelte Linie 20 angedeutet ist. Die gestrichelte Linie entspricht einem Referenzpulssignal, das der Referenzkatheter empfängt, und der Ablationskatheter empfängt dieses Signal zeitlich versetzt. Dargestellt ist beispielhaft die Verzögerungszeit für die Kurve 10 und die Kurve 14. In der Kurve 10 weist der Puls, welcher das Hauptsignal bildet, eine Verzögerungszeit von 54 msek. gegenüber dem Referenzkatheter auf. Die Kurve 10 wurde beispielsweise aufgenommen, als sich der Ablationskatheter in einer Stellung befand, die in 2 durch das markierende Kreuz 110 dargestellt ist. Entsprechend wurden die Potentialkurven 12, 14, 16 und 18 aufgenommen, als sich der Ablationskatheter in Position befand, wie sie durch die Markierungen 112, 114, 116 und 118 wiedergegeben sind. Die Potentialkurve 14 weist gegenüber dem zeitlichen Nullpunkt, der durch die Kurve 20 angedeutet ist, nur eine Verzögerung von 12 msec. auf. Bei keiner der anderen Kurven ist die Verzögerungszeit so klein. Der durch die Markierung 114 angegebene Ort liegt daher am nächsten an dem Ort, der für die Ablation ideal ist.
Beim Aufnehmen der Kurven 10, 12, 14, 16 und 18 hat der Elektrophysiologe oder ein automatisches System die Markierungen 110, 112, 114, 116 und 118 gesetzt. Aus der Analyse der elektrophysiologischen Potentialkurven 10 12, 14, 16 und 18 hat sich nun ergeben, dass der Ort 114 am ehesten für eine Ablation geeignet ist. Daher wird die Potentialkurve 14 rot markiert (hier durch Verbreiterung des Strichs gekennzeichnet), und das zugehörige Kreuz 114 wird ebenfalls rot markiert. Auch die anderen Potentialkurven 10, 12, 16 und 18 können farblich markiert werden, beispielsweise in Abhängigkeit von der Zeitverzögerung. Die Kurve 10 könnte dann gelb markiert sein, die Kurve 18 grün und die Kurve 12 blau. Entsprechend können auch die Kreuze in 2 farbcodiert sein. Es ergibt sich dann in beide Richtungen ausgehend von dem roten Punkt 114 eine Farbnuancierung nach gelb, grün und blau hin, beispielsweise nach unten rechts hin und nach oben links hin.
Weitere Kurven sind in 1 durch den Scroll-Bar 22 rechts im Bildschirm abfragbar. Die Daten aus dem Bildschirm, der in 1 dargestellt ist, sind mit den Daten aus 2, d. h. den dort vorgenommenen Markierungen, verlinkt, d. h. datenmäßig verkoppelt. Wird mittels einer Maus eine der Kurven 10, 12, 14, 16 oder 18 angeklickt, so leuchtet nicht nur diese Kurve heller auf, sondern auch die zugehörige Markierung auf dem Röntgenbild aus 2. Wird umgekehrt die entsprechende Markierung aus dem Röntgenbild aus 2 mittels einer Maus angeklickt, so erscheint die zugehörige Potentialkurve entsprechend hervorgehoben, z. B. farblich oder durch die Helligkeit hervorgehoben. Das Verlinken der Daten ermöglicht eine zielgenaue Zuordnung von elektrophysiologischen Potentialkurven zu den Orten im Röntgenbild, an denen die Potentialkurven aufgenommen wurden. Will der Elektrophysiologe nun den Ablationskatheter nochmals in die durch die Markierung 114 vorgegebene Stellung vorbringen, so sollte er nochmals ein Röntgenbild aufnehmen aus der Stellung, wie sie in 2 gezeigt ist. Es sei erwähnt, dass 2 mit fünf Markierungen nur möglich wird, wenn fünfmal dasselbe Röntgenbild aus derselben Perspektive aufgenommen wird, d. h. mit den selben Grundeinstellungen des Röntgensystems. Um den Ablationskatheter nun an die durch die Markierung vorgegebene Stellung zu verfahren, stellt er am besten dieselbe Aufnahmesituation wieder her. Hier ist es beispielsweise möglich, dass der Elektrophysiologe die Markierung 114 auf dem Röntgenbild anklickt, welches in 2 gezeigt ist. Wiederholt er dieses Anklicken und betätigt die rechte Maustaste, so fährt das Röntgensystem wieder in dieselbe Stellung, in der es das Röntgenbild aufgenommen hat, welches in 2 schematisch dargestellt ist. Der Elektrophysiologe kann dann zielgenau den Ablationskatheter genau an den Ort bringen, der durch die Markierung 114 angezeigt ist.
Durch eine genaue datenmäßige Zuordnung von den elektrophysiologischen Potentialkurven 10, 12, 14, 16 und 18 zu entsprechenden Markierungen 110, 112, 114, 116 und 118 auf einem Röntgenbild und eine datenmäßige Verkopplung wird es also möglich, die Daten im Wechsel zwischen den beiden in den 1 und 2 gezeigten Bildern, also im Wechsel zwischen zwei verschiedenen Bildschirmen oder Bildschirmteilen abzufragen. Ein Anklicken auf eine elektrophysiologische Potentialkurve genügt, um in dem Röntgenbild die entsprechende Markierung hervorzuheben. Umgekehrt genügt ein Anklicken der Markierung, damit auf dem anderen Bildschirm oder Bildschirmteil die entsprechende elektrophysiologische Potentialkurve gezeigt oder hervorgehoben wird.

Claims

Verfahren zum Bereitstellen von Messdaten für die zielgenaue örtliche Positionierung eines Operationskatheters, insbesondere Ablationskatheters, – bei dem für eine Mehrzahl von Stellungen des Operationskatheters in einem Gefäß oder Organ von dem Katheter elektrophysiologische Potentialkurven (10, 12, 14, 16, 18) aufgenommen werden, die jeweils in Beziehung zu einer Potentialmessung an einem in dem Gefäß oder Organ befindlichen Referenzkatheter gesetzt werden, – in jeder dieser Stellungen ein Röntgenbild aufgenommen wird, in dem der Operationskatheter zumindest teilweise erkennbar ist, – wobei die Stellung des Operationskatheters jeweils auf dem Röntgenbild durch eine Markierung (110, 112, 114, 116, 118) gekennzeichnet wird und – wobei die elektrophysiologischen Potentialkurven (10, 12, 14, 16, 18) den Markierungen (110, 112, 114, 116, 118) datenmäßig derart zugeordnet werden, dass bei Aktivieren einer Markierung auf einem das Röntgenbild darstellenden Bildschirm (2) die zugehörige elektrophysiologische Potentialkurve abgefragt wird und/oder umgekehrt bei Aktivieren der Potentialkurve auf einem die Potentialkurve darstellenden Bildschirm (1) das Röntgenbild mit der Markierung abgefragt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung durch Anklicken, insbesondere mittels einer Computermaus, aktiviert wird und die zugehörige elektrophysiologische Potentialkurve vorzugsweise auf einem Bildschirm angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (110, 112, 114, 116, 118) von einem Bediener gesetzt wird, vorzugsweise durch Anklicken auf einem das Röntgenbild darstellenden Bildschirm.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (110, 112, 114, 116, 118) automatisch unter Zuhilfenahme eines Bilderkennungssystems gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Potentialkurven (10, 12, 14, 16, 18) in unterschiedlichen Farben dargestellt werden und dass die zugehörigen Markierungen (110, 112, 114, 116, 118) entsprechend farbig auf dem Bildschirm dargestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Farbcodierung in Abhängigkeit einer Verzögerungszeit eines Signals aus einer Potentialkurve gegenüber einem Referenzsignal (20) in dem Referenzkatheter.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den elektrophysiologischen Potentialkurven auch die zu dem Röntgenbild zugehörigen Dateneinstellungen eines Röntgensystems, das zur Aufnahme des Röntgenbildes diente, zugeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aktivieren der Potentialkurve die Dateneinstellungen angezeigt werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass beim Aktivieren der Potentialkurve das Röntgensystem die Dateneinstellungen nochmals vornimmt.
Röntgenaufnahmesystem, das über eine Datenverbindung, insbesondere Netzwerkverbindung, derart mit einem Registrierungssystem für die Aufnahme von elektrophysiologischen Potentialkurven mittels zumindest eines Katheters verbunden ist, dass es Daten mit diesem Registrierungssystem austauschen kann.
Röntgenaufnahmesystem nach Anspruch 10, mit einem bildverarbeitenden System, in dem Daten aus dem Röntgenaufnahmesystem und dem Registrierungssystem verkoppelbar sind.
Röntgenaufnahmesystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Röntgenaufnahmesystem und das Registrierungssystem, insbesondere über eine Netzwerkuhr, synchronisiert sind.
Röntgenaufnahmesystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Röntgenaufnahmesystem ein Röntgenangiographiesystem ist.