DE102008013856A1 - Valvuloplasty catheter for treatment of heat valve stenosis, has catheter casing provided for surrounding catheter hollow space, dilatation balloon arranged at proximal end in proximity of head, and sensor arranged in area of head - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Valvuloplastik-Katheter zur Behandlung von Herzklappenstenosen, der eine einen Katheterhohlraum umgebende flexible Katheterhülle und einen am proximalen Ende in der Nähe der Katheterspitze angeordneten Dilatationsballon aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine medizinische Untersuchungs- und Behandlungseinrichtung mit einem derartigen Valvuloplastik-Katheter.The The invention relates to a valvuloplasty catheter for treatment of heart valve stenoses surrounding a catheter cavity flexible catheter sheath and one at the proximal end in near the catheter tip dilatation balloon having. The invention further relates to a medical examination and treatment device with such a valvuloplasty catheter.
Bis in die 1990er Jahre wurden Erkrankungen der Herzklappen in der Regel durch chirurgische Operationen offenen Herzen therapiert. Dies war mit hohen Risiken und langen Genesungszeiten für den Patienten verbunden. Seit einigen Jahren gibt es nunmehr die Möglichkeit, Verengungen oder Versteifungen der Herzklappen, so genannte Herzklappenstenosen, minimal-invasiv mit Hilfe von speziell dafür konzipierten Kathetern zu behandeln.To In the 1990s, heart valve disorders were usually Treated by surgical operations open heart. This was associated with high risks and long recovery times for the patient. For some years now there is the possibility of constrictions or stiffening of the heart valves, so-called heart valve stenoses, minimally invasive with the help of specially designed To treat catheters.
Bei dieser auch als Valvuloplastik bezeichneten Methode wird ein dünner flexibler Hohlkörper oder Katheter, ein so genannter Valvuloplastik-Katheter, von der Leiste oder vom Arm des Patienten ausgehend in die Blutbahn (Vene oder Arterie) eingebracht und langsam soweit vorgeschoben, bis das körperzugewandte (proximale) Ende des Valvuloplastik-Katheters, sprich die Katheterspitze, die zu behandelnde Herzklappe erreicht. Anschließend wird ein im Bereich der Katheterspitze angeordneter elastischer Ballon, ein so genannter Dilatationsballon, mit Hilfe eines Expansionsmittels, das über einen von der Katheterhülle umschlossenen Hohlraum von außen zugeführt wird, so weit aufgepumpt, bis eine gewünschte Weitung der Herzklappe erreicht ist. Danach wird das Expansionsmittel abgelassen, woraufhin sich der Dilatationsballon zusammenzieht, so dass der Valvuloplastik-Katheter schließlich wieder über die Blutbahn herausgezogen und entfernt werden kann. Häufig reicht eine einmalige Anwendung des Verfahrens aus, um einen dauerhaften Heilungserfolg zu erzielen.at this method, also called valvuloplasty, becomes thinner flexible hollow body or catheter, a so-called valvuloplasty catheter, from the groin or arm of the patient into the bloodstream (Vein or artery) introduced and advanced slowly so far, until the body-facing (proximal) end of the valvuloplasty catheter, speak the catheter tip, which reaches the heart valve to be treated. Subsequently is a arranged in the region of the catheter tip elastic Balloon, a so-called dilatation balloon, with the help of an expansion agent, the one about the catheter sheath enclosed Cavity is supplied from the outside, so far inflated, until a desired expansion of the heart valve is reached. After that the expansion agent is drained off, whereupon the dilatation balloon contracting, leaving the valvuloplasty catheter finally pulled back over the bloodstream and removed can. Often, a single application of the procedure is sufficient to achieve a lasting healing success.
Ein
für derartige Eingriffe geeigneter Valvuloplastik-Katheter
ist beispielsweise aus der
Wenngleich die Methode der Valvuloplastik einen bedeutenden Fortschritt gegenüber einem chirurgischen Eingriff am offenen Herzen darstellt, so bestehen doch immer noch nicht zu vernachlässigende Risiken bis hin zur möglichen Todesfolge für jeden derartigen minimal-invasiven Eingriff. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Valvuloplastik-Katheter und eine zugehörige medizinische Untersuchungs- und Behandlungseinrichtung anzugeben, mit denen das Risiko eines Herzklappeneingriffs gegenüber bislang bekannten und praktizierten Konzepten weiter abgesenkt und die Wahrscheinlichkeit eines umfassenden Behandlungserfolgs erhöht werden kann.Although the method of valvuloplasty contrasts a significant advance an open heart surgical procedure but still not negligible risks until towards the possible death of each such minimally invasive procedure. Object of the present invention is It therefore, a valvuloplasty catheter and an associated indicate medical examination and treatment facility, with which the risk of heart valve invasion is faced previously known and practiced concepts further lowered and increases the likelihood of comprehensive treatment success can be.
In Bezug auf den Valvuloplastik-Katheter wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Bereich der Katheterspitze zumindest ein bildgebender Sensor vorgesehen ist.In With respect to the valvuloplasty catheter, the object according to the invention thereby solved that in the area of the catheter tip at least one imaging sensor is provided.
Zweckmäßigerweise ist der Valvuloplastik-Katheter Bestandteil einer medizinischen Untersuchungs- und Behandlungseinrichtung, wobei der bildgebende Sensor über eine im Katheterholraum geführte Signalleitung mit einer außerhalb des Valvuloplastik-Katheters befindlichen Bildaufbereitungs- und Wiedergabeeinrichtung verbunden ist und an diese in Echtzeit Bildinformationen vom Ort eines valvuloplastischen Eingriffs überträgt.Conveniently, The Valvuloplastik catheter is part of a medical Examination and treatment facility, wherein the imaging Sensor via a signal line guided in the catheter cavity with an outside of the valvuloplasty catheter Picture editing and playback device is connected to and this real-time image information from the site of a valvuloplasty Intervention transmits.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein großer Nachteil bisheriger Valvuloplastik-Katheter und ihrer Handhabung darin besteht, dass diese mit Hilfe externer Röntgendurchleuchtung (Angiographie) im Herzen appliziert werden, so dass der Patient und das medizinische Personal während dieser Prozedur Röntgenstrahlung ausgesetzt sind. Hinzu kommt der Nachteil, dass im Röntgenbild entweder der Katheter oder die Herklappenstenose (oder beides) verhältnismäßig schlecht zu sehen ist, insbesondere bei Anwendung eines kostengünstigen herkömmlichen Röntgenverfahrens mit zweidimensionaler Abbildungscharakteristik. Durch Injizieren von Kontrastmitteln kann zwar die Herzklappenregion deutlicher und kontrastreicher dargestellt werden, aber es gibt Patienten, die allergisch auf Kontrastmittel reagieren, was zu gefährlichen Komplikationen führen kann. Durch die eingeschränkte Sicht bei der angiographischen Röntgenkontrolle besteht das Risiko, dass der Dilatationsballon nicht richtig platziert wird und durch die Dilation die Herzklappe beschädigt wird.The Invention is based on the consideration that a large Disadvantage of previous valvuloplasty catheters and their handling It is that these with the help of external fluoroscopy (Angiography) are applied in the heart, leaving the patient and the medical staff during this procedure x-rays are exposed. In addition, there is the disadvantage that in the X-ray image either the catheter or the Herklappenstenose (or both) relatively is hard to see, especially when using a cost-effective conventional X-ray method with two-dimensional Imaging characteristics. By injecting contrast agents can Although the heart valve region is shown more clearly and with more contrast but there are patients who are allergic to contrast medium react, leading to dangerous complications can. Due to the limited view in the angiographic X-ray control is the risk that the dilatation balloon is not placed properly and by the Dilation the heart valve is damaged.
Zur Vermeidung derartiger Schwierigkeiten ist es nunmehr vorgesehen, ein bildgebendes Element in dem vorderen Teil eines Valvuloplastik-Katheters anzuordnen, um damit „Live-Bilder” vom Ort des valvuloplastischen Eingriffs, d. h. direkt aus dem Herzen, an eine extern aufgestellte Wiedergabeeinrichtung, z. B. ein PC-gestütztes Visualisierungssystem mit angeschlossenem Monitor, zu übertragen. Mit diesem bildgebenden Element kann zum einen die Ein- und Durchführung des Valvuloplastik-Katheters durch die Gefäße, Herzkammern und Herzklappen verfolgt werden, womit insbesondere das Risiko eines „Durchstichs” durch die Gefäßwände herabgesetzt ist. Zum anderen kann damit die zielgenaue Positionierung des Dilatationsballons in der zu behandelnden Herzklappe sowie seine anschließende Expansion dargestellt, überwacht und überprüft werden. Auf eine insbesondere bei Kindern unerwünschte und möglicherweise auf lange Sicht schädliche Applikation von Röntgenstrahlung kann gänzlich verzichtet werden.To avoid such difficulties, it is now envisaged to arrange an imaging element in the anterior part of a valvuloplasty catheter in order to provide "live images" of the location of the valvuloplasty procedure, ie directly from the heart, to an externally mounted display device, e.g. B. a PC-based visualization system with connected monitor. With this imaging element, on the one hand, the insertion and passage of the valvuloplasty catheter through the vessels, heart chambers and heart valves can be followed, which in particular reduces the risk of a "puncture" through the vessel walls. On the other hand, the precise positioning of the dilation balloon in the heart valve to be treated as well as its subsequent expansion can be displayed, monitored and checked. An application of X-radiation, which is undesirable in particular in children and possibly harmful in the long term, can be dispensed with altogether.
Vorteilhafterweise ist der bildgebende Sensor derart konfiguriert und ausgerichtet, dass sein Blickfeld einen um den Dilatationsballon herum liegenden Raumbereich abdeckt. Das heißt, der bildgebende Sensor „blickt” – bezogen auf die in etwa zylindrisch um eine Mittelachse angeordnete Katheterhülle bzw. den Dilatationsballon – in etwa radial nach außen, je nach spezifischer Anordnung und nach Typ und Funktionsprinzip des Sensors gegebenenfalls auch durch den Dilatationsballon „hindurch”.advantageously, the imaging sensor is configured and aligned so that his field of vision is one around the dilatation balloon Room area covers. That is, the imaging sensor "looks" - related on the approximately cylindrical around a central axis arranged catheter sheath or the dilatation balloon - in about radially outward, depending on the specific arrangement and on the type and operating principle of the If necessary, through the dilatation balloon "through".
In alternativer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Blickfeld des bildgebenden Sensors vor allem den vor der Katheterspitze liegenden Raumbereich abdeckt, also bezogen auf die Einschubrichtung des Katheters nach vorne „blickt”, was besonders zweckmäßig für eine Überwachung des Einführvorgangs und des Vorschubs, z. B. durch eine Herzklappe hindurch, ist.In alternative embodiment, it is provided that the field of view the imaging sensor above all lying in front of the catheter tip Covering space, so based on the insertion direction of the catheter forward "looks", which is particularly appropriate for monitoring the insertion process and the feed, z. B. through a heart valve, is.
Optimalerweise vereinigt der bildgebende Sensor die beiden genannten Möglichkeiten, hat also ein besonders großes Gesichtsfeld sowohl in Radial- als auch in Vorwärtsrichtung. Alternativ können, sofern es die Platzverhältnisse ermöglichen, auch mehrere bildgebende Elemente oder Sensoren vorgesehen sein, die verschiedene Blickrichtungen abdecken.optimally, the imaging sensor combines the two options mentioned, has a particularly wide field of vision both in radial as well as in the forward direction. Alternatively, if space permits, too several imaging elements or sensors may be provided, the different Cover viewing directions.
Vorteilhafterweise ist der bildgebende Sensor gegenüber der Katheterhülle in Längsrichtung des Valvuloplastik-Katheters verschiebbar. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, den Sensor aus einer in der Nähe des Dilatationsballons befindlichen „zurückgezogenen” Anschlagsposition in Vorwärtsrichtung aus der äußeren Katheterhülle heraus zu schieben, um so in der Art eines vorauseilenden Vorpostens die weiter vorn liegenden Bereiche zu inspizieren. Zu diesem Zweck kann der bildgebende Sensor z. B. an einem relativ zur äußeren Katheterhülle verschiebbaren und in deren Hohlraum angeordneten Innenkatheter oder an einem Innenteil angeordnet sein.advantageously, is the imaging sensor opposite the catheter sheath displaceable in the longitudinal direction of the valvuloplasty catheter. For example, it may be provided that the sensor from a in near the dilatation balloon located "retracted" stop position in the forward direction from the outer catheter sheath to push out, so in the manner of an anticipatory Vorpostens to inspect the areas further ahead. To this end the imaging sensor z. B. at a relative to the outer Slidable catheter sleeve and arranged in the cavity Inner catheter or be arranged on an inner part.
Vorzugsweise ist der bildgebende Sensor ein (akustischer) Ultraschallsensor, ein Magnetresonanzsensor oder ein optischer Bildsensor.Preferably the imaging sensor is an (acoustic) ultrasonic sensor, a magnetic resonance sensor or an optical image sensor.
Die Bildgebung mit Ultraschall (Sonographie) erfolgt nach dem so genannten Echo-Impuls-Verfahren. Ein elektrischer Impuls eines Hochfrequenzgenerators wird im Schallkopf eines Ultraschall-Wandlers (zumeist ein Piezo-Kristall, möglich ist auch ein siliziumbasierter Sensor) in einen Schallimpuls umgesetzt und ausgesendet. Die Schallwelle wird an den Inhomogenitäten der Gewebestruktur teilweise oder vollständig gestreut oder reflektiert. Ein zurücklaufendes Echo wird im Schallkopf in ein elektrisches Signal gewandelt und anschließend in einer angeschlossenen elektronischen Auswerte- und Anzeigeeinheit visualisiert, wobei durch ein mechanisches oder elektronisches Schwenken des Sensors ein 2D- oder 3D-Scan des Untersuchungsbereiches erfolgen kann. Die intervaskuläre Ultraschallbildgebung (IVUS) ist besonders zur Abbildung von tiefer liegenden Gewebeschichten und Gefäßstrukturen geeignet.The Ultrasound imaging (sonography) is performed after the so-called Echo pulse method. An electrical pulse of a high frequency generator is in the transducer of an ultrasonic transducer (usually a piezo-crystal, possible is also a silicon-based sensor) in one Sound pulse implemented and sent out. The sound wave is on the inhomogeneities of the tissue structure partially or completely scattered or reflected. A returning echo will In the transducer converted into an electrical signal and then in a connected electronic evaluation and display unit visualized, using a mechanical or electronic panning the sensor is a 2D or 3D scan of the examination area done can. Intervascular ultrasound imaging (IVUS) is especially for imaging deep tissue layers and Vascular structures suitable.
In einer zweiten vorteilhaften Variante handelt es sich bei dem bildgebenden Sensor um einen so genannten IVMRI-Sensor zur intervaskulären Magnetresonanztomographie. Bei der magnetischen (Kern-)Resonanztomographie werden die magnetischen Momente (Kernspins) der Atomkerne des untersuchten Gewebes in einem äußeren Magnetfeld ausgerichtet und durch eingestrahlte Radiowellen zu einer Kreiselbewegung (Präzesion) angeregt, wobei in Folge von Relaxationsvorgängen in einer zugeordneten Empfangsspule ein elektrisches Magnetresonanzsignal induziert wird, das die Grundlage für die Bildberechnung darstellt.In a second advantageous variant is in the imaging Sensor around a so-called IVMRI sensor for intervascular Magnetic resonance imaging. In magnetic (nuclear) resonance tomography become the magnetic moments (nuclear spins) of the nuclei of the studied Tissue aligned in an external magnetic field and by radiated radio waves to a gyroscope movement (Präzesion) stimulated, whereby as a result of relaxation processes in one associated receiving coil an electrical magnetic resonance signal that is the basis for the image calculation represents.
Neuerdings
ist es gelungen, die magnetfelderzeugenden Elemente sowie die Sende-
und Empfangsspulen derart zu miniaturisieren und in einem bildgebenden
IVMRI-Sensor zu integrieren, dass eine intrakorporale bzw. intervaskuläre
Anwendung des MRI-Verfahrens möglich ist, wobei vorteilhafterweise
das erforderliche statische Magnetfeld innerhalb des Patientenkörpers
erzeugt bzw. appliziert wird. Eine derartiges Konzept ist z. B.
in der
Zu diesem Zweck sind in den IVMRI-Sensor ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes und eine gleichermaßen als Sende- und Empfangsspule wirksame Spule integriert. Der Magnet erzeugt Feldgradienten von vorzugsweise 2 T/m bis zu 150 T/m in der Nähe des zu untersuchenden Gefäßes bzw. Organs. In der Nähe bedeutet hierbei bis zu 20 mm vom Magneten entfernt. Über die Spule können abhängig von der Stärke des Magnetfeldes Radiowellen im Frequenzbereich von 2 MHz bis 250 MHz zur Anregung des umliegenden Körpergewebes ausgekoppelt werden. Höhere statische Magnetfeldstärken erfordern höhere Frequenzen beim Anregungsfeld. Die Spule dient vorteilhafterweise auch zum Empfang der zugehörigen „Antwort” des Körpergewebes. Alternativ können getrennte Sende- und Empfangsspulen vorgesehen sein.For this purpose, in the IVMRI sensor, a permanent magnet or an electromagnet for generating a static magnetic field and an equally effective as a transmitting and receiving coil coil integrated. The magnet generates field gradients of preferably 2 T / m to 150 T / m in the vicinity of the vessel or organ to be examined. Nearby means up to 20 mm away from the magnet. Depending on the strength of the magnetic field, radio waves in the frequency range from 2 MHz to 250 MHz can be coupled out via the coil to excite the surrounding body tissue. Higher static magnetic field strengths require higher frequencies at the excitation field. The coil advantageously also serves to receive the associated "response" of the body tissue. Alternatively, separate transmit and receive coils may be provided.
Im Gegensatz zu herkömmlichen MRI-Anlagen sind der IVMRI-Sensor und die zur Signalaufbereitung und -Auswertung vorgesehenen elektronischen Schaltkreise und digitalen Auswerteeinheiten vorteilhafterweise derart ausgelegt, dass sie auch bei einem vergleichsweise inhomogenen Magnetfeld mit hohen örtlichen Feldgradienten arbeiten und entsprechende Magnetresonanzbilder erzeugen können. Da unter diesen Bedingungen die empfangenen Echo-Signale in charakteristischer Weise durch die mikroskopische Diffusion von Wassermolekülen in dem untersuchten Gewebe beeinflusst werden, ist in der Regel eine ausgezeichnete Darstellung und Differenzierung zwischen unterschiedlichen Weichteilen, z. B. zwischen Lipidschichten und faserigem Gewebe, ermöglicht. Dies ist gerade bei dem nunmehr vorgesehenen Einsatzgebiet der Valvuloplastik von besonderem Interesse.in the Unlike conventional MRI systems are the IVMRI sensor and the electronic signal processing and evaluation provided Circuits and digital evaluation advantageously designed so that they are synonymous with a comparatively inhomogeneous Working magnetic field with high local field gradients and generate corresponding magnetic resonance images. Since under these conditions the received echo signals in characteristic Way through the microscopic diffusion of water molecules is influenced in the examined tissue is usually an excellent representation and differentiation between different Soft tissues, z. Between lipid layers and fibrous tissue, allows. This is just what is now planned Field of application of valvuloplasty of particular interest.
Alternativ zu dem hier beschriebenen Konzept kann das statische Magnetfeld auch durch externe Magneten erzeugt werden. Im Gegensatz zur herkömmlichen MRI werden die dynamischen Felder, d. h. die Radiowellen, aber auch bei dieser Ausführungsform zweckmäßigerweise intervaskulär, d. h. durch am Valvuloplastik-Katheter angeordnete Sende- und Empfangseinheiten erzeugt.alternative to the concept described here, the static magnetic field also be generated by external magnets. Unlike the conventional one MRI becomes the dynamic fields, i. H. the radio waves, as well in this embodiment expediently intervascular, d. H. by arranged on Valvuloplastik catheter Transmitter and receiver units generated.
Des Weiteren kann in alternativer oder zusätzlicher Ausgestaltung ein optisches bildgebendes Element im Bereich der Katheterspitze des Valvuloplastik-Katheters vorgesehen sein. Beispielsweise kommt ein auf der bekannten CMOS-Technologie (Complementary Metal Oxide Semiconductor) beruhender optischer Halbleiterdetektor zur Detektion einfallenden Lichtes in Betracht. Ein solcher auch als „Active Pixel Sensor” bekannter CMOS-Sensor basiert ähnlich wie auch die vor allem aus dem Bereich der Digitalfotografie bekannten CCD-Sensoren (Charge-Coupled Device) auf dem inneren fotoelektrischen Effekt und besitzt neben einem geringen Stromverbrauch den Vorteil, dass er besonders kostengünstig herzustellen ist. Zur Ausleuchtung der Untersuchungs- und Behandlungsregion, speziell der jeweiligen Herzklappe, ist bei dieser Variante der Bildgebung eine geeignete Lichtquelle, z. B. eine LED (Light Emitting Diode) im Bereich der Katheterspitze vorzusehen, die über eine durch den Katheterholraum geführte elektrische Leitung mit Strom/Spannung versorgt werden kann.Of Further, in alternative or additional embodiment an optical imaging element in the region of the catheter tip of the valvuloplasty catheter. For example, come one on the well-known CMOS technology (Complementary Metal Oxide Semiconductor-based optical semiconductor detector for detection of incident light into consideration. One such as "Active Pixel Sensor "known CMOS sensor is similar as well as the well-known from the field of digital photography CCD sensors (Charge-Coupled Device) on the internal photoelectric effect and has in addition to a low power consumption the advantage that he is particularly inexpensive to produce. For illumination the examination and treatment region, especially the respective one Heart valve, is appropriate in this variant of imaging Light source, z. B. an LED (Light Emitting Diode) in the field of Provide catheter tip, which has a through the catheter cavity guided electrical line supplied with power / voltage can be.
Alternativ kann der Valvuloplastik-Katheter auch mit einem Sensor zur optischen Kohärenztomographie (OCT = Optical Coherence Tomography) ausgestattet sein.alternative The Valvuloplastik catheter can also be equipped with a sensor for optical Coherence tomography (OCT = Optical Coherence Tomography) be equipped.
Die optische Kohärenztomographie-Bildgebung liefert hoch auflösende Bilder, die insbesondere die Strukturen in der Nähe der Gefäßoberfläche vergleichsweise exakt wiedergeben. Das Prinzip dieses Verfahrens beruht darauf, dass vom Valvuloplastik-Katheter über einen Lichtleiter zugeführtes Licht, vorzugsweise Infrarotlicht, in das Gefäß eingestrahlt wird, wobei das dort reflektierte Licht wieder in den Lichtleiter eingekoppelt und zu einer Auswerteeinrichtung geführt wird. In der Auswerteeinheit wird – ähnlich wie bei einem Michelson-Interferometer – die Interferenz des reflektierten Lichts mit dem Referenzlicht zur Bilderzeugung ausgewertet.The Optical coherence tomography imaging provides high-resolution Pictures, in particular, the structures near the Vessel surface comparatively accurate play. The principle of this procedure is based on that of Valvuloplasty catheter fed via a light guide Light, preferably infrared light, radiated into the vessel is, where the light reflected there again in the light guide coupled and guided to an evaluation. In the evaluation unit is - similar to a Michelson interferometer - the interference of the reflected Light with the reference light for image generation evaluated.
Während
herkömmliche interferometrische Apparaturen bevorzugt mit
Laserlicht einer definierten Wellenlänge arbeiten, welches
eine vergleichsweise große optische Kohärenzlänge
besitzt, kommen bei der so genannten LCI (Low Coherence Interferometry)
Lichtquellen mit breitbandiger Abstrahlungscharakteristik („weißes
Licht”) und mit vergleichsweise geringer Kohärenzlänge
des emittierten Lichtes zum Einsatz. Entsprechende Bildsensoren,
die nunmehr entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
zum Einsatz im Valvulo plastik-Katheter vorgesehen sind, sind beispielsweise
in der
In
einer vorteilhaften Abwandlung kann auch ein Bildsensor vorgesehen
sein, der auf dem so genannten OFDI-Prinzip (Optical Frequency Domain
Imaging) beruht. Die Methode ist mit OCT verwandt, benutzt aber ein
breiteres Frequenzband. Das Funktionsprinzip ist z. B. in der Veröffentlichung
Schließlich kann der Valvuloplastik-Katheter auch einen bildgebenden Sensor aufweisen, der auf der so genannten „Nearinfrared (NIR) Diffuse Reflectance Spectroscopy” beruht.Finally, the valvuloplasty catheter may also include an imaging sensor mounted on the so-called "near infrared (NIR) Diffuse Reflectance Spectroscopy".
Ferner können auch Kombinationen von mindestens zwei optischen Sensoren der oben genannten Art vorhanden sein.Further can also be combinations of at least two optical Sensors of the above type be present.
Ein
tabellarischer Überblick fasst die Stärken und
Schwächen der jeweiligen bildgebenden optischen Verfahren
zusammen (von ++ = besonders gut bzw. geeignet bis -- = mangelhaft
bzw. ungeeignet):
Da der mit dem jeweiligen Bildsensor erfassbare bzw. zu überblickende Raumwinkel üblicherweise begrenzt ist, ist es insbesondere bei der bereits erwähnten Konfiguration mit radialer Blickrichtung (in Bezug auf die Mittelachse des Valvuloplastik-Katheters) vorteilhaft, wenn der bildgebende Sensor über eine im Katheterhohlraum geführte Antriebswelle gegenüber der Katheterhülle rotierbar ist. Dadurch ist es möglich, ohne die Katheterhülle selbst gegenüber der Gefäßbahn drehen zu müssen, einen 360°-Rundblick zu erhalten.There the detectable or to be surveyed with the respective image sensor Solid angle is usually limited, it is particular in the already mentioned configuration with radial viewing direction (with respect to the central axis of the valvuloplasty catheter), when the imaging sensor is over in the catheter cavity guided drive shaft relative to the catheter sheath is rotatable. This makes it possible without the catheter sheath even turn against the vessel path to have a 360 ° view.
Alternativ ist es auch denkbar, eine Mehrzahl von bildgebenden Sensoren über den Umfang der Katheterhülle verteilt und gegenüber dieser feststehend anzuordnen und eine zyklische Abfragung oder Auslesung der Sensoren über einen Multiplexer vorzusehen. Das heißt, es ist bei dieser Konfiguration nur eine einzige Signalleitung innerhalb der Katheterhülle erforderlich, über die die Bilddaten der verschiedenen Sensoren in der Art einer seriellen Schnittstelle nacheinander verschickt bzw. abgefragt werden. Eine geringe Zahl von Signalleitungen, vorzugsweise nur eine einzige, ist für die mechanische Flexibilität und Biegsamkeit des Valvuloplastik-Katheters vorteilhaft.alternative It is also conceivable, a plurality of imaging sensors via the circumference of the catheter sheath distributed and opposite to arrange this fixed and a cyclic detection or To provide reading of the sensors via a multiplexer. That is, it is only one with this configuration Signal line inside the catheter sheath required over the image data of the various sensors in the manner of a serial Interface can be sequentially sent or queried. A small number of signal lines, preferably only a single, is for mechanical flexibility and flexibility of the valvuloplasty catheter.
Durch die (mechanische oder elektronische) Rotation des Bildsensors können bei gleichzeitigem Rückzug oder Vorschub durch geeignete, prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannte Methoden der Signalaufbereitung und Bildberechnung vorteilhafterweise 3D-Aufnahmen bzw. Volumendatensätze erzeugt werden.By the (mechanical or electronic) rotation of the image sensor can with simultaneous withdrawal or advance by appropriate, in principle known from the prior art methods of signal processing and image calculation advantageously 3D images or volume data sets be generated.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist im Bereich der Katheterspitze eine Anzahl von Positionssensoren oder Positionsgebern angeordnet, mittels derer sich die aktuelle Position und vorzugsweise auch die Orientierung der Katheterspitze bestimmen lässt. Vorzugsweise handelt es sich dabei um mehrere, insbesondere um drei elektromagnetische Sendespulen, die mit einer Anzahl von extern, d. h. außerhalb des Patienten angeordneten Empfangsspulen oder Signaldetektoren zusammenwirken. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Rolle der Sende- und Empfangseinheiten auch vertauscht sein, d. h., die Empfangsspulen sind katheterseitig fixiert, während die Sendespulen vorzugsweise stationär im Raum angeordnet sind. Die so erhaltenen Positionsangaben erleichtern einerseits das sichere Einführen des Valvuloplastik-Katheters und die Navigation zum Zielgebiet, andererseits unterstützen sie in vorteilhafter Weise die Konstruktion von dreidimensionalen Auf nahmen aus einer Mehrzahl zweidimensionaler Querschnittsbilder. Des Weiteren lassen sich die Positionsdaten vorteilhaft in die rechnerische Korrektur von Bewegungsartefakten und dergleichen einbeziehen.In An advantageous development is in the region of the catheter tip arranged a number of position sensors or position sensors, by means of which the current position and preferably also the Orientation of the catheter tip can be determined. Preferably these are several, in particular three electromagnetic Transmit coils that are connected to a number of externally, d. H. outside the patient arranged receiving coils or signal detectors interact. In an alternative embodiment, the role the transmitting and receiving units also be reversed, d. h., the Reception coils are fixed on the catheter side, while the Transmitting coils are preferably arranged stationary in the room. The position information thus obtained on the one hand facilitate the safe Inserting the Valvuloplasty Catheter and Navigation to the target area, on the other hand, they support in an advantageous manner Make the construction of three-dimensional recordings from one Plurality of two-dimensional cross-sectional images. Furthermore, let the position data advantageous in the computational correction of motion artifacts and the like.
In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung kann im Bereich der Katheterspitze mindestens ein magnetisches Element zur Führung des Valvuloplastik-Katheters mittels eines externen Magnetfeldes vorgesehen sein. Bei dieser so genannten magnetischen Navigation wird der Valvuloplastik-Katheter also durch ein externes Magnetfeld gesteuert und angetrieben. Bei dem jeweiligen magnetischen Element kann es sich um einen Permanentmagneten oder um einen Elektromagneten handeln.In further expedient embodiment can in the area the catheter tip at least one magnetic element for guidance of the valvuloplasty catheter by means of an external magnetic field be provided. In this so-called magnetic navigation Thus, the valvuloplasty catheter is driven by an external magnetic field controlled and driven. In the respective magnetic element it can be a permanent magnet or an electromagnet act.
Alternativ zur Führung des Valvuloplastik-Katheters durch ein externes Magnetfeld kann eine mechanische Navigation vorgesehen sein. Hierzu sind in den Valvuloplastik-Katheter zweckmäßigerweise geeignete mechanische Elemente, z. B. in Form von Zugdrähten und dergleichen, integriert, die durch äußere Zug- und Druckkräfte eine temporäre mechanische Verformung, Dehnung und/oder Biegung des Katheters oder einzelner, auswählbarer Katheterabschnitte, insbesondere der Katheterspitze, erlauben. Vorzugsweise erfolgt die mechanische und/oder magnetische Führung des Valvuloplastik-Katheters automatisch mit Hilfe einer computergestützten Steuer- und Antriebsvorrichtung.As an alternative to guiding the valvuloplasty catheter by an external magnetic field, a mechanical navigation can be provided. For this purpose, in the valvuloplasty catheter expediently suitable mechanical elements, for. B. in the form of pull wires and the like, integrated by external tensile and compressive forces a temporary mechanical deformation, elongation and / or bending of the catheter or single allow, selectable catheter sections, in particular the catheter tip. The mechanical and / or magnetic guidance of the valvuloplasty catheter preferably takes place automatically with the aid of a computer-aided control and drive device.
Des Weiteren kann es vorgesehen sein, den eigentlichen Valvuloplastik-Katheter durch einen äußeren Führungskatheter hindurch bis in das zu behandelnde Organ einzuführen. Beispielsweise kann dann, falls dies für diagnostische Zwecke vorteilhaft oder sinnvoll ist, ein Valvuloplastik-Katheter mit IVMRI-Bildgebung gegen einen Valvuloplastik-Katheter mit optischer Bildgebung ausgetauscht werden, ohne dass der Patient durch eine erneute Invasion, sprich durch einen Wechsel oder eine Bewegung oder sonstige Manipulation des äußeren Führungskatheters, belastet wird. Der ausgewechselte Innenkatheter muss auch nicht erst aufwändig in das Zielgebiet navi giert und dort erneut justiert werden. Vielmehr genügt es, ihn bis zu einer Anschlagsposition in den Hohlraum des äußeren Katheters einzuschieben, der während der Prozedur in seiner zuvor erreichten oder eingenommenen Lage im Gefäß bzw. im Herzen verbleibt.Of Furthermore, it can be provided, the actual valvuloplasty catheter through an outer guide catheter through to the organ to be treated. For example can then, if advantageous for diagnostic purposes or useful, a valvuloplasty catheter with IVMRI imaging exchanged for a valvuloplasty catheter with optical imaging without the patient being re-invaded, say by a change or a movement or other manipulation of the outer guide catheter, loaded becomes. The replaced inner catheter does not have to be elaborate the target area is navigated and adjusted there again. Much more it is enough to him up to a stop position in the cavity of the outer catheter to be inserted during the procedure in its previously reached or ingested position remains in the vessel or in the heart.
Ein zweckmäßiger Arbeitsablauf (Workflow) für den Einsatz des Valvuloplastik-Katheters mit integrierter Bildgebung sieht beispielsweise wie folgt aus:
- 1. Positionierung des Patienten auf dem Behandlungstisch
- 2. evtl. vorbereitende Röntgenuntersuchung und/oder extrakorporale Ultraschalluntersuchung
- 3. Einführung des Valvuloplastik-Katheters über venösen Zugang
- 4. Führung des Valvuloplastik-Katheters basierend auf der integrierten Bildgebung bis zu der zu behandelnden Herzklappe
- 5. Beobachtung der zu behandelnden Herzklappe mit der integrierten Bildgebung des Valvuloplastik-Katheters
- 6. Positionierung des Valvuloplastik-Katheters mit Unterstützung der integrierten Bildgebung
- 7. Dilatation der Klappenstenose mit dem Dilatationsballon
- 8. Kontrolle der Dilatationen durch die integrierte Bildgebung
- 9. evtl. abschließende Röntgenkontrolluntersuchung und/oder extrakorporale Ultraschalluntersuchung
- 10. Verlegung des Patienten
- 1. Positioning the patient on the treatment table
- 2. possibly preparatory X-ray examination and / or extracorporeal ultrasound examination
- 3. Introduction of the valvuloplasty catheter via venous access
- 4. Guide the valvuloplasty catheter based on the integrated imaging to the heart valve to be treated
- 5. Observation of the heart valve to be treated with the integrated imaging of the valvuloplasty catheter
- 6. Positioning of the valvuloplasty catheter with integrated imaging support
- 7. Dilatation of valve stenosis with the dilatation balloon
- 8. Control of Dilatations by Integrated Imaging
- 9. possibly final x-ray examination and / or extracorporeal ultrasound examination
- 10. Transfer of the patient
Je nach Art der Bildgebung und deren Fähigkeit zur „Durchdringung” von Blut kann es während des Schrittes Nr. 5 sinnvoll sein, den zu beobachtenden Bereich mit einer Kochsalzlösung zu spülen, um kurzzeitig das Blut zu verdrängen bzw. zu verdünnen. Des Weiteren kann es sinnvoll sein, ein Kontrastmittel am Ort der Beobachtung zu applizieren, im Fall einer IVMRI-Bildgebung z. B. auf Basis von Gadolinium, oder bei einer Ultraschallbildgebung auf Basis von Schwefelhexanfluorid. Die Injektion erfolgt vorteilhafterweise über eine im Katheterholraum verlegte, im Bereich der Katheterspitze eine Auslassöffnung aufweisende Injektionsleitung oder dergleichen.ever on the type of imaging and their ability to "penetrate" Blood may be useful during step # 5, the area to be observed with a saline solution rinse to temporarily displace the blood or to dilute. Furthermore, it may be useful to have a contrast agent to apply at the site of observation, in the case of IVMRI imaging z. B. based on gadolinium, or in an ultrasound imaging based on sulfur hexane fluoride. The injection advantageously takes place via a laid in the catheter cavity, in the region of the catheter tip an outlet opening having injection or like.
Zusammengefasst ist mit dem hier beschriebenen Valvuloplastik-Katheter vor allem eine Optimierung der medizinischen Arbeitsabläufe bei der Behandlung von Klappenstenosen im Herzen eines Lebewesens ermöglicht. Derartige Eingriffe können mit einem höheren Maß an Patientensicherheit und zugleich schneller als bislang absolviert werden.Summarized is above all with the valvuloplasty catheter described here an optimization of medical work processes in the Treatment of valve stenosis in the heart of a living thing allows. Such interventions can be done with a higher degree Patient safety and faster than previously completed become.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in jeweils stark vereinfachter und schematischer Darstellung:Various Embodiments of the invention will be described with reference to a Drawing explained in more detail. In it show in each case highly simplified and schematic representation:
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Same Parts are provided with the same reference numerals in all figures.
Der
in
Für
einen optimalen und dauerhaften Heilungserfolg und zur Minimierung
etwaiger Eingriffsrisiken ist es wichtig, dass der Dilatationsballon
Der
bildgebende Sensor
Um
den bildgebenden Sensor
Des
Weiteren können (optional) eine oder mehrere Leitungen
Schließlich
können im Bereich der Katheterspitze
In
So
ist beispielsweise in
Die
Ausführungsform gemäß
In
der Detaildarstellung gemäß
Alternativ
ist in
Die
genannten Beobachtungsrichtungen, nämlich radial-/seitlich
und vorwärtsgerichtet, können auch bei anderen
Sensortypen verwirklicht sein. Beispielsweise ist in
In ähnlicher
Weise kann auch ein IVMRI-Sensor oder IVUS-Sensor entweder für
radiale oder vorwärtsgerichtete Abstrahlung/Empfang konfiguriert
sein, wie in
Bei seitlicher Abstrahlung/Empfang kann es insbesondere im Fall von Ultraschallsensoren anstelle eines einzigen rotierenden Sensors vorteilhaft sein, ein Array von Ultraschallsensorelementen mit verschiedenen „Blickrichtungen” vorzusehen, die beispielsweise zyklisch über einen Multiplexer aktiviert, d. h. angeregt und abgefragt werden.at lateral radiation / reception may be particularly in the case of Ultrasonic sensors instead of a single rotating sensor be advantageous to provide an array of ultrasonic sensor elements with different "viewing directions", which, for example, is activated cyclically via a multiplexer, d. H. be excited and queried.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - US 4819751 [0004] US 4819751 [0004]
- - US 6600319 [0017] - US 6600319 [0017]
- - US 2006/0103850 [0024] US 2006/0103850 [0024]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- - „Optical frequency domain imaging with a rapidly swept laser in the 815–870 nm range”, H. Lim et al., Optics Express 5937, Vol. 14, No. 13 [0025] "Optical frequency domain imaging with a rapidly swept laser in the 815-870 nm range", H. Lim et al., Optics Express 5937, Vol. 13 [0025]
Claims (10)
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---|---|---|---|
DE200810013856 DE102008013856A1 (en) | 2008-03-12 | 2008-03-12 | Valvuloplasty catheter for treatment of heat valve stenosis, has catheter casing provided for surrounding catheter hollow space, dilatation balloon arranged at proximal end in proximity of head, and sensor arranged in area of head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200810013856 DE102008013856A1 (en) | 2008-03-12 | 2008-03-12 | Valvuloplasty catheter for treatment of heat valve stenosis, has catheter casing provided for surrounding catheter hollow space, dilatation balloon arranged at proximal end in proximity of head, and sensor arranged in area of head |
Publications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022159263A1 (en) * | 2021-01-19 | 2022-07-28 | Boston Scientific Scimed Inc | Balloon valvuloplasty catheter with ivus |
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2008
- 2008-03-12 DE DE200810013856 patent/DE102008013856A1/en not_active Ceased
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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