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Hintergrund
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Abbildung bei Gewebeablationsverfahren.
Insbesondere wird eine Ultraschallabbildungsrückkopplung für Gewebeablationsverfahren
vorgesehen.
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Eine
Hochfrequenzablation der Lungenvenenöffnungen wird angewandt, um
einige Fälle
einer atrialen Fibrillation zu heilen. Das Verfahren wird innerhalb
eines geschlossenen Herzens oder einer geschlossenen Brust durch
Einführen
eines Ablationskatheters in eine Vene, wie die Femoralvene und durch
Leiten der Spitze des Katheters in das rechte Atrium des Herzens über das
interatriale Septum in das linke Atrium und hinauf gegen die Öffnungen
der pulmonaren Venen durchgeführt.
Die Katheterspitze wird unter Verwendung einer oder mehrerer der
folgenden Möglichkeiten
positioniert: manuelles Gefühl, Fluoroskopie
oder Ultraschall
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Die
Ablation wird durch Beaufschlagen des Gewebes mit Hochfrequenzenergie
durchgeführt. Die
Ablation wird durch Steuern der Leistungsabgabe der Ablationsvorrichtung
durchgeführt.
Zum Beispiel können
60 Watt für
eine Zeitdauer von 60 Sekunden angewandt werden. Der klinische Erfolg
des Verfahrens kann von der Fähigkeit
des Arztes abhängen,
ausreichend Energie zu dem geeigneten Gewebe zu liefern, um eine
unerwünschte
elektrische Aktivität
durch das Gewebe zu unterbrechen. Eine mögliche Komplikation bzw. ein
Risiko des Verfahrens ist es, daß eine zu starke Energiebeaufschlagung
Schaden verursacht, möglicherweise
zu einer Verengung oder Stenose bei der Lungenvenenöffnung führt.
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Da
das der Behandlung unterworfene Gewebe nicht unmittelbar visualisiert
werden kann, werden andere Mechanismen benutzt, um den Fortschritt
der Ablationsprozedur zu beurteilen. Zum Beispiel wird die elektrische
Impedanz zwischen dem Ablationskatheter und einem geerdeten Patch
am Rücken
des Patienten gemessen. Eine plötzliche
Zunahme der elektrischen Impedanz ist typischerweise kennzeichnend
dafür,
daß die
Beschädigung
des Gewebes begonnen hat. Unglücklicherweise
kann dann bereits eine unerwünschte
Beschädigung
aufgetreten sein. Um eine unerwünschte
Beschädigung
zu verhindern, werden eine spezielle Leistung und zeitliche Prozedur
vorgegeben. Verallgemeinerte Zeit- oder Leistungs-Einstellungen
können
eine unvollständi ge
oder nicht optimale Ablation liefern. Es können auch Temperaturgrenzen
benutzt werden. Die Temperatur kann aber bei der selben Leistung
oder Energie abhängig
vom Patienten und der Plazierung des Katheters variieren. Der Kontakt
zwischen Katheter und Gewebe oder die Plazierung des Kontaktes können ebenfalls
das Ergebnis eines Ablationsverfahrens beeinträchtigen.
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N.
Marrouche et al. benutzen in „Phase-Array
Intra-Cardiac Echo Cardiographic Monitoring During Pulmonary V ein
Isolation In Patients With Arterial Fibrillation”, 107 Circulation, Seiten
2710–2716, 2003
eine Ultraschallbildgebung, um Ablationsprozeduren zu unterstützen. Die
Ultraschallbildgebung erlaubt eine Realzeitüberwachung der Hochfrequenzenergieausgabe.
Bläschen
(bubbles), die durch die Energie erzeugt werden, werden unter Verwendung der
fundamentalen B-Modus-Bildgebung betrachtet. Es werden in verschiedenen
Situationen verschiedene Arten von Bläschen erzeugt. 1 zeigt
eine graphische Darstellung des Bläschensignalpegels als Funktion
der Ablationsenergie. Bei mäßigen Energiepegeln,
Typ 1 wird eine spärliche
Anzahl von Bläschen
erzeugt. Annähernd
drei bis fünf
Sekunden bevor eine unerwünschte
Gewebebeschädigung
eintritt, werden die Bläschen
des Typs 2 erzeugt. Die Bläschen
des Typs 2 entsprechen einem lebhaften Schauer von dichten Mikroblasen.
Die Ablationsenergie wird beendet, wenn ein Benutzer in einem Ultraschallbild
Bläschen
des Typs 2 beobachtet. Die Ablationsenergie kann schwacher eingestellt
werden, wenn durch den Benutzer die Erzeugung von Bläschen des
Typs 1 oder des Typs 2 beobachtet wird. Eine Leistungseinstellung,
die durch die Visualisierung der Mikroblasenbildung gesteuert wird,
kann das Risiko einer Lungenvenenstenose reduzieren und die Langzeitbehandlung
verbessern.
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Kurze Zusammenfassung
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Die
nachfolgend beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen enthalten Verfahren
und Systeme zum Identifizieren oder Detektieren einer Bläschenerzeugung
während
eines Gewebeablationsverfahrens. Die Ultraschallbildgebung wird
optimiert, um besser die Erzeugung von Bläschen für eine verfeinerte Visualisierung
und/oder Steuerung der Ablationsprozedur zu erfassen. Die Erzeugung der
Bläschen
kann alternativ oder zusätzlich
zur Unterstützung
bei der Steuerung und Diagnose während
eines Ablationsverfahrens quantifiziert werden. Bei einer weiteren
alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform
werden Signale auf der Grundlage der Erfassung einer Änderung
in der Bläschencharakteristik
erzeugt. Zum Beispiel wird die Erfassung des Typs 2 oder des Typs
1 der Bläschenerzeugung dazu
benutzt, hörbare
oder visuelle Warnsignale zu erzeugen. Als ein weiteres Beispiel
löst die
Erfassung des Typs 1 oder des Typs 2 der Bläschen die Erzeugung eines Steuersignals
für die
Vergrößerung,
Verringerung oder Beendigung der Ablationsenergie aus. Die Erzeugung
des Steuersignals wird eher automatisch durchgeführt als auf der Visualisierung
und Reaktion des Benutzers zu beruhen.
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In
einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Identifizieren einer
Bläschenerzeugung
während
einer Gewebeablationsprozedur vorgesehen. Ein benachbart zum Gewebe
liegender Flüssigkeitsbereich
wird während
der Anwendung der Ablationsenergie mit Ultraschall abgebildet. Die
Abbildung wird während
der Anwendung der Ablationsenergie für die bildgebenden Bläschen selektiv
gesteigert.
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Bei
einem zweiten Aspekt wird ein System zur Identifizierung einer Bläschenbildung
während
eines Gewebe-Ablationsverfahren vorgesehen. Der Empfangsstrahlformer
wird mit dem Wandler verbunden. Ein Detektor wird mit dem Empfangsstrahlformer
verbunden. Ein Steuerprozessor ist abhängig von der Auswahl einer
Ablationsprozedur so betreibbar, daß er den Empfangsstrahlformer,
die Detektoren oder die Kombination hieraus veranlaßt, die
Abbildung der Bläschen
während
der Ablationsprozedur hervor zu heben.
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Bei
einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zum Erfassen einer Bläschenerzeugung
während
einer Gewebeablationsprozedur vorgesehen. Ein zum Gewebe benachbarter
Flüssigkeitsbereich
wird während
der Gewebeablationsprozedur mit Ultraschall abgebildet. Eine Änderung
in der Bläschencharakteristik
wird durch den Prozessor erfasst.
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Bei
einem vierten Aspekt wird ein System zum Erfassen der Bläschenerzeugung
während
einer Gewebeablationsprozedur vorgesehen. Ein Empfangsstrahlformer
wird mit dem Wandler verbunden. Ein Detektor wird mit dem Empfangsstrahlformer
verbunden. Ein Steuerprozessor ist so betreibbar, daß er die
durch Ablation hervorgerufene Bläschenerzeugung
aus der Datenausgabe durch den Detektor, den Empfangsstrahlformer,
den Wandler oder aus Kombinationen hieraus erfasst. Der Steuerprozessor
ist so betreibbar, daß er
die Bläschenerzeugung
in Abhängigkeit
von der Auswahl einer Ablationsprozedur erfasst.
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Die
vorliegende Erfindung ist durch die folgenden Ansprüche definiert,
und es sollte nichts in der Beschreibung als eine Begrenzung der
Ansprüche
angesehen werden. Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung sind
nachfolgend in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform
erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Komponenten der Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht,
das Prinzip der Erfindung wird hervorgehoben und nicht nur erläutert. Darüber hinaus
bezeichnen in sämtlichen
verschiedenen Ansichten der Figuren gleiche Bezugszeichen entsprechende
Teile
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1 ist
eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen der Bläschenerzeugung
und der Ablationsenergie;
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2 ist
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
eines Systems zum Identifizieren oder Erfassen einer Bläschenerzeugung
während
einer Gewebeablationsprozedur; und
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3 ist
ein Flußdiagramm
einer Ausführungsform
eines Verfahrens zur Identifizierung bzw. Erfassung einer Bläschenerzeugung
während
einer Gewebeablationsprozedur.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
und der gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
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Es
wird eine verbesserte Ultraschallüberwachung von Ablationsverfahren,
wie intrakardialer elektrophysiologischer Prozeduren vorgesehen. Durch
Analysieren eines Ultraschallbildes und Steuern der Energiequelle
für die
Ablationsvorrichtung werden ein Prozessor oder andere automatisierte Vorgänge geschaffen.
Es wird eine Rückkopplung benutzt,
um die Energieabgabe in das Gewebe zu steuern. Während des Ablationsverfahrens
werden ultraschallmäßig helle
Reflektoren, wie kleine Gasblasen, erzeugt. Die schnelle Zunahme
der Anzahl von hellen Reflektoren geht unmittelbar dem Einsetzen
der Gewebebeschädigung
voraus. Durch Überwachen
des Ultraschallbildes auf verschiedene Arten von Bläschen kann
die Arbeitsstelle oder das System schnell die Ablationsleistung
reduzieren, bevor ein Schaden auftritt. Durch Vergrößern der
Ausprägung der
Bläschen
bei der Ultraschallbildgebung können verbesserte
Ergebnisse des Ablationsverfahrens geliefert werden. Durch automatisches
Erfassen einer Zunahme der Anzahl der Bläschen oder einer anderen Charakteristik
der Bläschen
können
verschiedene Aktionen zur Unterstützung des Ablationsverfahrens
durchgeführt
werden. Dadurch, daß der
Benutzer auf das Auftreten einer speziellen Art von Bläschen oder
Bläschencharakteristik
hingewiesen wird, kann eine bessere Steuerung des Ablationsverfahrens
vorgesehen werden. Eine direkte elektronische Rückkopplung kann eingesetzt
werden, um die Leistung der Ablationsvorrichtung in Abhängigkeit
von den erfassten Charakteristiken der Bläschen zu steuern.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
eines Systems 10 zum Identifizieren oder Erfassen einer Bläschenerzeugung
während
eines Gewebeablationsverfahrens. Das System enthält einen Wandler 12,
einen Sendestrahlformer 14, einen Empfangsstrahlformer 16,
einen Detektor 18, ein Display 19, einen Steuerprozessor 20,
einen Ablator 22 und eine Energiequelle 24. Es
können
verschiedene weitere oder weniger Komponenten vorgesehen werden,
wie eine Ausgestaltung des Systems 10 ohne den Ablator 22 und
der Energiequelle 24. Das System 10 ist ein kombiniertes
medizinisches diagnostisches Ultraschallabbildungssystem und ein
Ablationskathetersystem. Alternativ können getrennte Ablations- und Bildgebungssysteme
benutzt werden.
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Zur
Durchführung
der Ablationsprozedur ist der Ablator 22 ein Ablationskatheter
für eine
intrakardiale Anwendung. Es kann irgendein bekannter oder später entwickelter
Ablationskatheter vorgesehen werden. Die Energiequelle 24 ist
eine Quelle einer Radiofrequenzenergie, wie eine Wechselstromquelle.
Die Frequenz, Leistung, Spitze-zu-Spitze-Amplitude oder andere Charakteristiken
der Energie werden durch die Energiequelle 24 gesteuert.
Die Energiequelle 24 liefert die Ablationsenergie für den Ablator 22.
Während
des Gebrauchs wird der Ablator 22 benachbart zu dem Gewebe,
wie einer Lungenvene, positioniert, um eine arterielle Fibrillation
oder andere elektrische Funktionsstörungen oder Krankheitszustände zu behandeln.
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Der
Wandler 12 ist ein oder es sind mehrere piezoelektrische
oder mikroelektromechanische Elemente für die Bildgebung, wie ein intrakardialer
Echokardiographiebildgebungswandler. Bei einer Ausführungsform
ist der Wandler 12 eine eindimensionale Reihe aus Elementen.
Für eine
intrakardiale Anwendung ist der Wandler 12 eine Reihe (ein
Array) von Elementen innerhalb eines intrakardialen Katheters, wie
beim ACUSON AcuNavTM Diagnose-Ultraschall-Katheter
von Siemens Medical Solutions Inc, USA. Die Wandlerelemente sind
in der Nähe
einer Spitze des Katheters zum Abbilden aus einer Stelle innerhalb
des Herzsystems eines Patienten positioniert. Bei alternativen Ausführungsformen
ist der Wandler 12 in einer transösophagealen oder einer transthorakalen
Echosonde enthalten. In weiteren Ausführungsformen befindet sich
der Wandler in einem Sondengehäuse,
das für
einen externen Gebrauch an einem Patienten gestaltet und bemessen ist.
Der Wandler 12 eines intrakardialen Katheters wird zur Überwachung
der Ablationsprozedur benachbart zu oder innerhalb derselben Kammer
oder Gefäßstruktur
wie der Ablator 22 positioniert. Bei einer Ausführungsform
ist der Wandler 12 so betreibbar, daß er ein Volumen anstelle eines
ebenen Bereiches abtastet, wie eine multidimensionale Gruppe von
Ele menten oder eine eindimensionale Gruppe, die (beispielsweise
durch einen Wobbler) in der Höhe mechanisch
gesteuert werden kann
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Der
Sendestrahlformer 14 erzeugt ein oder mehrere relativ verzögerte und
von Unstetigkeiten befreite (apodized) Wellenformen für die Bildgebung. Die
Wellenformen werden dem Wandler 12 für die Erzeugung von akustischer
Energie längs
einer oder mehrerer Abtastlinien zugeführt. Durch wiederholte Anwendung
längs verschiedener
Abtastlinien wird ein Bereich eines Patienten mit Ultraschallenergie abgetastet.
Die Ultraschallenergie wird vom Gewebe, von Flüssigkeiten oder anderen Strukturen
innerhalb eines Patienten reflektiert. Einige der Reflexionen treffen
auf den Wandler 12. Der Wandler 12 wandelt die
empfangenen akustischen Echos in elektrische Signale um. Die elektrischen
Signale werden zum Empfangsstrahlformer 16 geliefert.
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Der
Empfangsstrahlformer 16 ist ein Prozessor, eine anwendungsspezifische
integrierte Schaltung, ein Verstärker,
ein Filter, ein Verzögerungsglied,
umfaßt
Summierer, Schieberegister, Multiplizierer, Phasendreher, Analogschaltungen,
Digitalschaltungen, ein feldprogrammierbares Gate-Array, Kombinationen
hiervon oder andere bekannte oder später entwickelte Empfangsstrahlformerkomponenten.
Der Empfangsstrahlformer 16 ist zu einer Vielzahl von Kanälen konfiguriert.
Jedem Kanal ist in einer Empfangsöffnung ein separates Empfangselement
zugeordnet. Die Signale in jedem Kanal werden relativ zueinander
verzögert
und von Unstetigkeiten befreite (apodized). Die relativ verzögerten und
geglätteten
Signale werden aufsummiert, um innerhalb des Abtastbereiches eine
für eine
bestimmte räumliche
Stelle repräsentative
Abtastung zu bilden. Obwohl der Empfangsstrahlformer 16 als
mit dem Wandler 12 direkt verbunden dargestellt ist, kann
er mit dem Wandler 12 über
einen Sende- und Empfangsschalter oder andere Komponenten verbunden sein.
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Der
Empfangsstrahlformer 16 kann ein oder mehrere Filter enthalten,
die vor oder nach dem Summierer positioniert sind. Die Filter sind
so betreibbar, daß sie
Signale bei gewünschten
Frequenzen, wie harmonischen Frequenzen, isolieren. In der vorliegenden
Anwendung umfassen die harmonischen Frequenzen Frequenzen außer der übertragenen Grundfrequenz.
Zum Beispiel können
ganzzahlige harmonische, ultraharmonische oder subharmonische Frequenzen
benutzt werden. Eine finite Impulsreaktion, eine infinite Impulsreaktion
oder andere Filtervorrichtungen können vorgesehen werden. In
weiteren Ausführungsformen
enthält
der Empfangsstrahlformer 16 Puffer, Speicher, Multiplizierer,
Summierer und/oder Filtervorrichtungen zum Kombinieren von zu verschiedenen
Zeiten erfassten Signalen, die die gleiche oder eine benachbarte
räumliche Stelle
repräsentieren.
Zum Beispiel werden zwei oder drei sequentielle Impulse längs der
gleichen oder längs
benachbarter Abtastlinien ausgesandt. Die strahlgeformten Empfangssignale
in Reaktion auf jeden der sequentiellen Impulse werden dann gewichtet
oder kombiniert. Durch Verwendung einer relativen Phaseneinstellung
beim Sendestrahlformer 14, eine relative Gewichtung im
Empfangsstrahlformer 16, und/oder eine relative Phaseneinstellung
oder positive oder negative Gewichtung im Empfangsstrahlformer 16 kann
die gewünschte
Information hervorgehoben oder identifiziert und die unerwünschte Information
reduziert werden.
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Der
Detektor 18 ist ein B-Modus-Detektor, ein Doppler-Detektor,
ein Kontrastmitteldetektor, ein Oberwellengewebedetektor, enthält Kombinationen hieraus
oder ist ein anderer bekannter oder später entwickelter Detektor.
Bei einer Ausführungsform
ist der Detektor 18 eine anwendungsspezifische integrierte
Schaltung, ein Prozessor oder eine andere Schaltung zum Bestimmen
der Intensität
oder der Energie, die mit dem Empfangssignal zugeordnet ist. Der
Detektor 18 ist mit dem Empfangsstrahlformer 16 direkt
oder indirekt verbunden, um die Empfangssignale zu erhalten.
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Der
Detektor 18 kann, wie oben für den Empfangsstrahlformer 16 beschrieben,
die Filterung oder einen anderen Aufbau zum Kombinieren mehrerer Empfangssignale
vor der Detektion enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann der Detektor 18 Speicher, Puffer,
Multiplizierer, Summierer und/oder Filter zum Kombinieren detektierter
Werte enthalten, die den gleichen oder ähnlichen räumlichen Stellen zugeordnet
sind.
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Der
Steuerprozessor 20 ist ein üblicher Prozessor, ein Digitalsignalprozessor,
eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, ein feldprogrammierbares
Gate-Array, eine Digitalvorrichtung, eine Analogvorrichtung, ein
Server, ein Netzwerk oder umfaßt
Kombinationen hieraus oder ist ein anderer bekannter oder später entwickelter
Prozessor zum Steuern oder Zusammenwirken mit einer oder mehreren
Komponenten des Systems 10. Der Steuerprozessor 20 hängt von
der Auswahl der Ablationsprozedur ab. Zum Beispiel löst das Verbinden
eines speziellen Wandlers 12 mit dem System 10 die
Auswahl einer Ablationsprozeduranwendung durch den Steuerprozessor 20 aus.
Als weiteres Beispiel veranlaßt
das Verbinden einer Energiequelle 24 oder eines Ablators 22,
in dem die Energiequelle 24 in dem Bildgebungssystem enthalten
ist, den Steuerprozessor 20, die Auswahl einer Ablationsprozeduranwendung auszuführen. Als
weiteres Beispiel konfiguriert ein Benutzer das System 10 für den Arbeitsvorgang
mit einer Ablationsproze dur, was zur Auswahl der Ablationsprozedur
führt.
Es kann durch den Benutzer auch die direkte Auswahl einer Ablationsprozeduranwendung
erfolgen.
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In
Reaktion auf die Auswahl der Ablationsprozedur veranlaßt der Prozessor 20 den
Empfangsstrahlformer 16, den Sendestrahlformer 14,
den Detektor 18 oder Kombinationen hieraus, die Abbildung von
Bläschen
während
der Ablationsprozedur hervorzuheben. Zum Beispiel ist der Steuerprozessor 20 so
betreibbar, daß er
einen Bildgebungsprozeß auswählt, der
die Erfaßbarkeit
einer Bläschencharakteristik
oder eines anderen Ablationsindikators im Gegensatz zur fundamentalen
B-Modus-Abbildung hervorhebt. Zum Beispiel ist der Empfangsstrahlformer 16 so
konfiguriert, daß er
Signale bei einer Frequenz empfängt,
die verschieden zur Sendefrequenz sind. Irgendwelche der verschiedenen
harmonischen Empfangsfrequenzen können beit dem Empfangsstrahlformer 16 implementiert
werden. Durch den Detektor 18 kann eine Oberwellendetektion
vorgesehen werden. Der Detektor 18 und der Empfangsstrahlformer 16 können so
konfiguriert sein, daß sie
eine nichtlineare Reaktion auf die ausgesandte akustische Energie
identifizieren. Der Detektor 18 und/oder der Empfangsstrahlformer 16 können eine
gewichtete Summierung der Empfangssignale vorsehen. Ein Störsignalfilter
eines Doppler-Detektors 18 kann benutzt werden, um die
Empfangssignale zu filtern und den Korrelationsverlust zu identifizieren.
Der Detektor 18 kann für
eine Doppler-Detektion konfiguriert sein. Es können Kombinationen dieser verschiedenen
Bildhervorhebungen zum Erfassen einer Bläschencharakteristik vorgesehen
werden. Andere bekannte oder später
entwickelte Komponenten und Konfigurationen von Komponenten können benutzt werden,
um die Abbildung von Bläschen
während
einer Ablationsprozedur hervorzuheben. Zum Beispiel werden trotz
Fehlens eines dem Benutzer eingespritzten Kontrastmittels Kontrastmittelabbildungstechniken
durchgeführt.
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Der
Steuerprozessor 20 ist zusätzlich oder alternativ so betreibbar,
daß er,
aus der Datenausgabe des Detektors 18, des Empfangsstrahlformers 16, des
Wandlers 12 oder von Kombinationen der selben, die durch
Ablation verursachte Erzeugung von Bläschen oder Bläschencharakteristiken
detektiert. Zum Beispiel bestimmt der Steuerprozessor 20 eine Zunahme
in der Anzahl der Bläschen
als eine Zunahme in der Intensität
eines Bereiches oder des gesamten Bildes. Eine Zunahme in der Anzahl
der Bläschen bis
zu einer Schwelle kann zum Triggern anderer Aktionen benutzt werden.
Der Steuerprozessor 20 kann andere Quantifizierungen zur
Bestimmung der Bläschencharakteristiken
durchführen.
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Zusätzlich oder
als Alternative zum Konfigurieren des Systems 10 für eine verstärkte Abbildung der
möglichen
Bläschenbildung,
die während
der Ablationsprozedur erzeugt werden und/oder einer Erfassung der
Bläschen
oder einer Bläschencharakteristik,
erzeugt der Steuerprozessor 20 Signale in Reaktion auf
die Erfassung einer Grenzbläschencharakteristik
oder in Reaktion auf Bläschen,
die während der
Ablationsprozedur erzeugt werden. Zum Beispiel erzeugt der Steuerprozessor 20 auf
dem Display 19 in Reaktion auf eine Charakteristik der
erfassten von Bläschenbildung
eine visuelle Warnsignalanzeige. Ein hörbares Warnsignal kann in Reaktion
auf eine Charakteristik der erfassten Bläschenbildung über einen
Lautsprecher erzeugt werden. Zum Beispiel wird ein Typ oder Pegel
einer hörbaren
oder visuellen Warnung auf der Grundlage der Erfassung von Bläschen des
Typs 1 oder einer relativ spärlichen
Bläschenbildung
vorgesehen. Der Benutzer kann dann die Ablationsleistung verringern.
Ein anderer Typ oder ein höherer
Pegel der Warnung wird in Reaktion auf die Erfassung einer Bläschenbildung
des Typs 2 oder einer starken Zunahme in der Anzahl der erzeugten
Bläschen
vorgesehen. Der Benutzer oder das System 10 können dann
die Anwendung der Ablationsenergie beenden. Als Alternative oder
zusätzlich
zur Erzeugung eines Warnsignals gibt der Steuerprozessor 20 bei
einer Verbindung mit der Quelle 24 der Ablationsenergie
ein Steuersignal aus. Die Quelle 24 reagiert auf das ausgegebene
Signal zur Steuerung der Ablationsenergie, beispielsweise durch
Erhöhen,
Erniedrigen oder Beenden der Energiezufuhr zur Ablationsvorrichtung 22.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
eines Verfahrens für
die Identifikation oder Erfassung einer Bläschenerzeugung während einer
Gewebeablationsprozedur. Das Verfahren wird ausgeführt unter Verwendung
des oben anhand von 2 beschriebenen Systems 10 oder
eines anderen Systems. Verglichen zu 3 können zusätzliche,
andere oder weniger Vorgänge
in der gleichen Weise oder in unterschiedlicher Reihenfolge, vorgesehen
werden. Zum Beispiel kann nur einer, es können nur zwei oder alle drei
Schritte 36, 38 und 40 vorgesehen werden. Die
Schritte 42 und 44 entsprechen im allgemeinen dem
Schritt 40, so daß sie
nicht eingesetzt werden mögen,
wenn Schritt 40 nicht vorgesehen ist.
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Im
Schritt 32 wird Ablationsenergie zugeführt. Die Ablationsenergie wird
dem Gewebe zugeführt.
Zum Beispiel wird das Gewebe mit einer Radiofrequenzenergie beaufschlagt,
die ausreichend ist, um dem Gewebe etwa 60 Watt oder andere Energiemengen
zuzuführen.
Benachbart zum ausgesuchten Gewebe wird ein Ablationskatheter oder
eine andere Elektrode positioniert. Ein Erdungsfleck wird am Patienten
positioniert, oder es wird der Patient auf andere Weise mit Erdpotential
verbunden. Die dem Ablationskatheter oder der Elektrode zugeführte Energie wird über das
Gewebe zur Masse übertragen.
Andere bekannte oder später
entwickelte Techniken zur Beaufschlagung mit Ablationsenergie können benutzt
werden.
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In
Schritt 34 wird während
der Anwendung der Ablationsenergie ein Flüssigkeitsbereich, der sich
benachbart zum Gewebe befindet, mittels Ultraschall abgebildet,.
Zum Beispiel wird eine intrakardiale Echokardiographie aus einem
intrakardialen Katheter geliefert. Die Wandler innerhalb des Katheters erzeugen
eine akustische Energie und empfangen akustische Echos zum Gestalten
eines Bildes. Es können
eine eindimensionale, eine zweidimensionale oder eine dreidimensionale
Abbildung benutzt werden. Unter Verwendung einer dreidimensionalen Bildgebung
enthält
der abgebildete Bereich mit größerer Wahrscheinlichkeit
Flüssigkeitsbereiche,
in denen während
des Ablationsvorgangs Bläschen
erzeugt werden. Durch Positionieren eines Katheters oder eines Wandlers
benachbart zu dem zu behandelnden Gewebe ist die Abbildungsebene
oder ein anderer Bereich so positioniert, daß er sowohl Gewebe als auch
eine zum Gewebe benachbarte Flüssigkeit
umfaßt,
wo das Auftreten der Bläschenerzeugung
am wahrscheinlichsten ist. Für
die B-Modus-Bildgebung erscheint das Gewebe als eine im allgemeinen
helle bis mittlere Reflexion, während
die Flüssigkeit
als eine dunkle bis mittlere Reflexion erscheint. Andere Arten der
Bildgebung, wie eine Doppler-Bildgebung mit größeren Signalen für die Flüssigkeit
als für
das Gewebe, können
benutzt werden. Die Flüssigkeits-
und Gewebebereiche werden während
der Gewebeablationsprozedur sich wiederholend abgetastet. Während der
Prozedur wird eine Bildfolge geliefert.
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In
Schritt
36 wird die Bildgebung des Schrittes
34,
zum Abbilden der Bläschen
während
der Gewebeablationsprozedur, selektiv hervorgehoben. Die Bildgebung
ist so ausgelegt, daß sie
Bläschen
erfasst. Zum Beispiel wird die Wahrnehmbarkeit von Bläschen durch
die Auswahl eines Empfangssignalprozesses, wie eines mit einer Kontrastmittelabbildung
verbundenen Prozesses, vergrößert. Die
Verstärkung
veranlasst, dass Bläschen
oder Mikrokugeln mit dem Gewebe oder dem Blut eher einen Kontrast
bilden als bei einer fundamentalen B-Modus-Bildgebung. Ein oder
verschiedene Bildgebungsprozesse können alleine oder in Kombination benutzt
werden. Zum Beispiel werden für
die Bildgebung Signale benutzt, die mit von der gesendeten Frequenz
abweichenden Frequenzen empfangen werden. Es können Signale bei irgendeiner
Harmonischen, Ultraharmonischen oder Subharmonischen entweder unter
Verwendung einer einzigen Impulsfilterung oder einer Mehrfachimpulskombination
(beispielsweise einer Impulsinversion oder Phaseninversion) benutzt
werden. Die Signale können
im Oberwellenfrequenzband oder im Sendefrequenzband empfangen werden,
wie in einem Frequenzband um die zweite Harmonische des ausgesandten
Frequenzbandes. Eine gewichtete Summierung der strahlgeformten Empfangssignale
oder anderer zurückkehrender
Signale kann benutzt werden, wie es im
US-Patent Nr. 6,494,841 beschrieben
ist, auf das hier Bezug genommen wird. Die in den
US-Patenten Nr. 6,436,041 und
6,497,666 beschriebenen
Techniken, auf die hier Bezug genommen wird, können zusätzlich oder alternativ eingesetzt
werden. Die Echosignale aus einer Vielzahl von Übertragungen werden für jeweils
eine Vielzahl von räumlichen
Stellen kombiniert. Die nichtlineare Reaktion der Flüssigkeit oder
der Gewebe wird in Reaktion auf die gewichtete Summierung oder Kombination
von Informationen erfasst. Die nichtlineare Reaktion liegt bei der
ausgesendeten Grundfrequenz oder einer anderen Frequenz. Als weiterer
Abbildungsprozeß wird
eine Doppler-Detektion
benutzt. Der Korrelationsverlust der Bläschen infolge von Zerstörung und/oder
der allgemeinen Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Bewegung
der Bläschen
gegenüber
der Flüssigkeit und
dem Gewebe, kann zum Hervorheben der Abbildung der Bläschen durch
die Dopplerenergie oder -geschwindigkeits-Detektion benutzt werden.
Ein Störsignalfilter,
wie es bei der Doppler-Bildgebung benutzt wird, kann eingesetzt
werden, um starke Signale aus dem sich relativ langsam bewegenden
Myokard oder einem anderen Gewebe zu unterdrücken, während Signale aus Bläschen erhalten
bleiben. Das Störsignalfilter
wird für
die B-Modus-Bildgebung
oder die Doppler-Bildgebung benutzt, um das Abbilden von Bläschen hervorzuheben.
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Es
können
bekannte oder später
entwickelte Kontrastmittelabbildungstechniken benutzt werden, um
die Detektion von Bläschen
während
einer Ablationsprozedur zu verbessern, ohne dem Benutzer zusätzliche
Kontrastmittel zu spritzen. Zum Beispiel können Phaseninversion, Impulsinversion,
Power-Impulsinversion, Ensemble-Kontrastbildgebung, Power-Harmonische,
Power-Angio, Power-Modulation,
Ultra-Harmonische, Flash-Echo Bildgebung, Advanced Dynamic Flow,
1,5-Harmonische Bildgebung, Kohärente
Kontrast-Bildgebung, Contrast-Impuls-Sequencing, Power-Kontrast-Bildgebung
und Agent-Detektions-Bildgebung eingesetzt werden. Diese Ausdrücke werden
von verschiedenen Herstellern für
Ultraschallgeräte
in Verbindung mit Kontrastmittel-Bildgebungstechniken benutzt. Verschiedene
Hochleistungs-, Niedrigleistungs-Arten von
ausgesandten Impulsen, die Anzahl der ausgesandten Impulse pro Zeile
in einem Bild, der Filtertyp, der Empfangsfrequenzgehalt, die Art
der Filterung über
sämtliche
Empfangsimpulse, die Art der Erfassung, die Art des Gewichtens,
die relative Phasengebung zwischen ausgesandten Impulsen, die relative Polarität zwischen
ausgesandten Impulsen, die Polarität der Gewichte in der Empfangsverarbeitung,
die relative Gewichtung in der Empfangsverarbeitung, Kombinationen
hiervon oder andere Charakteristika werden variiert, um die Abbildung
der Blä schen
hervorzuheben. Irgendeine dieser Techniken kann alleine oder in
Kombination benutzt werden. Weitere Techniken, wie sie im
US-Patent Nr. 2005/0055178 A1 beschrieben
sind, auf diese Beschreibung wird Bezug genommen, können benutzt
werden.
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Für unterschiedliche
Zwecke können
verschiedene Bildbereiche hervorgehoben werden. Zum Beispiel wird
ein dem Fluid oder dem Gewebe zugeordneter, interessierender Bereich
identifiziert. Innerhalb des interessierenden Bereiches wird die
gewünschte
Art der Bildgebung benutzt. Zum Beispiel wird für einen Flüssigkeitsbereich, unabhängig vom Auftreten
von Bläschen
in diesem Bereich, eine Bildverarbeitung zum Hervorheben von Bildern
der Bläschen
vorgesehen und es wird eine getrennte oder andere Bildverarbeitung
für Gewebebereiche
vorgesehen. Bei einer anderen Ausführungsform wird der gesamte
Abtastbereich mit oder ohne eine Bildverarbeitung abgebildet, die
für die
Steigerung des Kontrastes von Bläschen
geeignet ist. Sind Bläschen
einmal erfasst, dann wird auf dem Bild zum Hervorheben des Kontrastes
oder für
eine andere Identifizierung der neu erfassten Bläschen ein Overlay vorgesehen. Zum
Beispiel wird ein schwarzes und weißes B-Modus-Bild dargestellt.
Wenn einmal Bläschen
erfasst sind, werden die den erfassten Bläschen zugeordneten Pixel unter
Verwendung einer Farbe oder einer erhöhten Helligkeit als Overlay
oder Modulation auf dem B-Modus-Bild hervorgehoben. Die Erfassung der
Bläschen
wird durchgeführt
unter Verwendung der verbesserten Bildverarbeitung für die Bildgebung von
Bläschen.
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In
Schritt 38 wird mit einem Prozessor eine Änderung
in einer Bläschencharakteristik
erfasst. Eine Signal- oder Bild-Verarbeitung wird benutzt, um automatisch
die Änderung
zu erfassen. Die erfasste Änderung
kann gehen von „keine
Bläschen” bis zu „einige
Bläschen”, sie kann
eine Zunahme in der Anzahl der Bläschen, ein Unterschied im Ort
der Bläschen,
ein Unterschied in der Größe der Bläschen, ein Unterschied
in der Dichte der Bläschen
oder eine andere Charakteristik einer einzelnen Blase oder einer Gruppe
von Bläschen
sein. Die Verwendung eines Prozessors, wie des Steuerprozessors 20 zum
Erfassen der Änderung
in der Bläschencharakteristik, kann
eine schnellere Reaktion, eine automatische Signalerzeugung, eine
zuverlässige
Quantifizierung bzw. Reproduzierbarkeit ermöglichen.
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Bei
einer Ausführungsform
wird der interessierende Bereich, wie ein Flüssigkeitsbereich, automatisch
auf der Grundlage einer Veränderung
der Signale für
verschiedene räumliche
Stellen als Funktion der Zeit bestimmt. Im Ergebnis wird der interessierende
Bereich automatisch innerhalb des jeweiligen Bildes in einer Folge
von Bildern positioniert, so dass eine Bewegung des Patien ten oder
des Wandlers weniger wahrscheinlich zu einer unkorrekten Anzeige
der Bläschen
führt.
Für jedes
Pixel auf einem B-Modus-Bild oder einem anderen Bild, wird die Spitze-zu-Spitze
Variation, die Maximum Variation, die Durchschnittsvariation oder
eine andere Variation bestimmt. Bei einer Ausführungsform wird die Variation als
Funktion eines Zyklus, wie eines Herzzyklus bestimmt. Die Variation
wird über
einen Herzzyklus oder weitere ganzzahlige Herzzyklen bestimmt. Bei
einer weiteren Ausführungsform
wird eine am besten angepaßte
Sinusform benutzt, um die Veränderung
in der Helligkeit für
jedes Pixel als Funktion des Herzzyklus zu bestimmen. Pixel oder
räumliche
Stellen, die beständig
eine Blutansammlung repräsentieren,
weisen nur eine geringe oder keine Veränderung auf. Pixel aus dem
Gewebe und Pixel, die manchmal Gewebe und manchmal Blut zeigen,
können
ein größeres Maß an Variation
aufweisen. Der interessierende Bereich wird an räumlichen Stellen eingestellt,
die dem Zentrum in der Tiefe und seitlich innerhalb des abgetasteten
Bereiches zugeordnet sind. Innerhalb dieses Bereiches werden Pixel
und räumliche
Stellen, die einer beständigen
Darstellung der Blutansammlung zugeordnet sind, als interessierender
Bereich identifiziert. Alternativ oder zusätzlich können voreingestellte oder durch
den Benutzer definierte Winkel bzw. die Tiefe eines Bildes benutzt
werden. Es wird dann unter Einsatz einer Signalverarbeitung innerhalb
des interessierenden Bereiches eine Bläschencharakteristik gemessen.
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Die Änderung
in der Bläschencharakteristik wird
erfasst unter Verwendung irgendeiner Charakteristik der Empfangssignale.
Zum Beispiel wird für
wenigstens den Flüssigkeitsbereich
eine Intensitätscharakteristik
berechnet. Eine Zunahme in der Signalintensität innerhalb des Flüssigkeitsbereiches,
eines vordefinierten Bereiches, eines durch den Benutzer bestimmten,
interessierenden Bereiches, des Gewebebereiches oder anderswo, zeigt
das Vorhandensein oder die Größe von Typ
1 oder Typ 2 Bläschen
an. Eine von verschiedenen Größen kann
eingesetzt werden, wie eine integrierte Summe, ein arithmetisches
Mittel, ein Mittelwert, eine Anzahl von Pixeln oder räumlichen
Bereichen oberhalb einer vorbestimmten oder vom Benutzer definierten
Schwelle oder eine andere Statistik. Zum Beispiel wird eine oder
es werden mehrere Messungen des interessierenden Bereiches benutzt,
die im
US-Patent 6,030,344 beschrieben
sind. Auf diese Beschreibung wird Bezug genommen. Die Messung der
Charakteristik kann einem einzigen Bild zugeordnet werden, oder über eine
Vielzahl von Bildern gefiltert werden, um die Auswirkung von Zufallsrauschen
zu verringern. Die Filterung kann variieren als Funktion des Abschnittes
des Herzzyklus, der der Erfassung eines speziellen Bildes zugeordnet
ist, um für
normale Helligkeitsveränderungen
innerhalb des Herzzyklus zu sorgen. Es kann eine der verschiedenen
zeitlichen oder räumlichen
Filtermethoden benutzt werden, wie eine temporale Tiefpaßfilterung.
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Die
Intensitätscharakteristik
oder ein anderes Maß werden
mit einer Schwelle verglichen. Die Schwelle ist vorbestimmt, anwenderspezifisch,
patientenspezifisch oder wird durch den Benutzer eingestellt. Die
Schwelle kann als Funktion der empfangenen Daten adaptiv ausgebildet
sein. Die Schwelle bestimmt die Pegel oder Bläschencharakteristiken, die speziellen
Ereignissen zugeordnet sind. Zum Beispiel wird eine Schwelle der
Erfassung von Typ 1 Bläschen
zugeordnet. Es können
für verschiedene Pegel
von Typ 1 Bläschen
verschiedene Schwellen vorgesehen werden. Typ 1 Bläschen sind
Bläschen, die
einem relativ spärlichen
oder minimalen Auftreten zugeordnet sind, wie Bläschen, die erzeugt werden, bei
einer, nahe einer Gewebeschädigung
liegenden, hohen Ablationsleistung, welche aber noch keine Gewebeschädigung hervorruft.
Eine zusätzliche Schwelle
oder eine zusätzliche
Gruppe von Schwellen kann für
Typ 2 Bläschen
oder Bläschen
benutzt werden, die mit einem größeren Risiko
einer Gewebebeschädigung
verbunden sind. Typ 2 Bläschen sind
innerhalb des Flüssigkeitsbereichs
in der Nähe der
Ablation dichter. Verschiedene Längen,
Vorgänge,
eine Bildverarbeitung oder andere Ergebnisse resultieren aus dem
Vergleich der verschiedenen Messungen bezüglich der Schwellen. Der Benutzer
kann einen nominalen Signal-Grundlinienpegel einstellen, um ein
normales oder subkritisches Auftreten von Bläschen anzuzeigen, einen Bereich
oberhalb einer Grundlinienanzahl von Bläschen, einen kritischen Bläschenpegel
oder ein anderes Ereignis. Es kann eine Rückmeldung beziehungsweise Rückkopplung für den Benutzer
vorgesehen werden., wie eine Kurve, eine Zahl oder eine Farbe, die
den gegenwärtigen,
den Bläschen
zugeordneten Signalpegel anzeigt und wie der Signalpegel, verglichen
zu einer Grundlinie und kritischen Schwellen, liegt.
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Es
können
andere Maßnahmen
und damit verbundene Schwellen benutzt werden. Zum Beispiel kann
eine topologische Analyse eines Bildes verwendet werden, um eine
Zunahme, eine Abnahme oder die Anzahl von hellen Spitzen innerhalb
eines räumlich
gefilterten oder gleichmäßigen Bildes
zu bestimmen. Zum Beispiel wird die Anzahl der Signalspitzen innerhalb
des Flüssigkeitsbereiches
bestimmt. Eine größere Anzahl
von Spitzen weist mit großer
Wahrscheinlichkeit auf eine größere Anzahl
von Bläschen oder
eine größere Dichte
der Bläschen
und damit auf eine exzessive Ablationsenergie hin. Eine räumliche Filterung,
wie eine Tiefpaßfilterung,
vermeidet ein durch die Spitzen hervorgerufenes Rauschen.
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In
Schritt 40 wird in Reaktion auf eine Bläschencharakteristik ein elektrisches
Signal erzeugt. Zum Beispiel wird abhängig von einer erfassten Änderung
in einer Bläschencharakteristik
oder abhängig
von einer Bläschencharakteristik
bezüglich
einer Schwelle ein elektrisches Signal er zeugt. Ein elektrisches
Signal entspricht einem Signal, um einem Benutzer oder einem medizinischen
Fachmann eine Rückmeldung
zu liefern. In Schritt 42 werden Warnungen ausgegeben.
Es wird zum Beispiel eine visuelle Warnung erzeugt. Eine Zunahme
bis zu Typ 2 Bläschencharakteristiken
oder in der Anzahl der Bläschen
kann innerhalb einer Zeit von zwei bis fünf Sekunden geliefert werden,
bevor eine Gewebeschädigung
eintritt. Eine visuelle Warnung macht es wahrscheinlicher, daß ein Benutzer
die Ablationsenergie reduziert oder beseitigt und dadurch eine Gewebeschädigung vermieden
wird. Die visuelle Warnung kann ein Piktogramm sein, ein blinkender
Bildschirm, eine Nachricht auf dem Bildschirm, eine Änderung
in der Farbe eines Bildes oder eine andere visuelle Warnung. Zum
Beispiel werden die detektierten Bläschen in der Helligkeit vergrößert oder
in anderer Weise hervorgehoben, um die Warnung effektiver sichtbar
zu machen. Alternativ oder zusätzlich
wird abhängig
von der Schwellenzunahme in der Bläschencharakteristik ein elektrisches
Signal als Tonwarnsignal erzeugt. Dem Benutzer wird eine verbale
Warnung, ein Warngeräusch
oder eine andere Tonwarnung geliefert. Es können auch Warnungen, die anderen
Ereignissen als einer kritischen Zunahme der Bläschen zugeordnet sind, vorgesehen
werden. Zum Beispiel können
Warnungen vorgesehen werden, die einer Reduzierung der Ablationsenergie
in Reaktion auf das Einsetzen von spärlich beabstandeten oder Typ
1 Bläschen
zugeordnet sind.
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In
Schritt 44 wird das in Schritt 40 erzeugte Signal
alternativ oder zusätzlich
zur Änderung
der Ablationsenergie ausgegeben. Zum Beispiel wird aus einem Ultraschallbildgebungssystem
ein Signal ausgegeben, das eine gewünschte Änderung in der Ablationsenergie
anzeigt. Das elektrische Signal ist betreibbar, um die Quelle der
Ablationsenergie zu veranlassen, die Ausgangsenergie zu verändern. Es wird
ein Signal benutzt, um die Ablationsenergie zu erhöhen, zu
erniedrigen oder abzuschalten. Andere Änderungen der Ablationsenergie,
wie der Frequenz, der Amplitude, der Leistung oder der Dauer der
Ablationsenergie können
vorgesehen werden. Bei einer Ausführungsform wird die Erfassung
von spärlich verteilten
Bläschen
dazu benutzt, um eine Abnahme in der Leistung anzuzeigen. Eine Erfassung
des Typs 2 oder einer Ausbreitung von Bläschen veranlasst die Quelle
die Anwendung einer Ablationsenergie zu beenden. Ferner kann das
elektrische Signal eine Zunahme in der Ablationsenergie in Reaktion
auf eine erfasste Abnahme im Bläschensignalpegel
oder auf die Erfassung eines ausbleibenden Bläschensignals veranlassen. Vorbestimmte
oder durch den Benutzer eingestellte Grenzen oder Einstellungen
werden für das
Ausmaß der Änderung
benutzt. Die Erzeugung des Signals in Schritt 40 liefert
ein Sicherheitsnetz oder einen automatisierten Mechanismus in Reaktion auf
ein Ultraschallbild zur Reduzierung schädlicher Wirkungen.
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Bei
einer Ausführungsform
wird das elektrische Signal, das erzeugt wird, um die Ablationsenergiequelle
oder ein elektrisches Signal zu steuern, das die Quelle der Ablationsenergie
darstellt, unter Verwendung einer Wandlerschnittstelle verfügbar gemacht,
wie einer Schnittstelle an einem Ultraschallsystem, die zum Betätigen eines
transesophagalen Wandlers, eines Wobbler-Wandlers oder eines anderen Wandlers
mit einem Motor benutzt wird. Eine externe Mischbox oder ein Signalwandler
können
zusätzlich
zum Umwandeln eines elektrischen Ausgangssignals in ein Signal benutzt
werden, das durch den Ablationskatheter oder die Ablationsenergiequelle
erkannt wird.