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Hintergrund
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Ultraschallbildgebungskatheter
und im Einzelnen auf Verfahren zum Verpacken mechanisch abtastender
Ultraschallbildgebungskatheter und zum Befüllen dieser Bildgebungskatheter
mit einem akustischen Koppelfluid zum Zeitpunkt der Benutzung oder
nahe bei diesem Zeitpunkt.
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Akustische
Wandler bzw. Transducer haben Anwendung in der medizinischen Bildgebung
gefunden, wobei eine akustische Sonde an einen Patienten gehalten
wird und die Sonde Ultraschallwellen aussendet und empfängt. Die
empfangene Energie kann dann die Abbildung des Gewebes des Patienten
ermöglichen.
Transducer können
z. B. zum Abbilden des Herzens des Patienten verwendet werden.
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Kathetergestützte Ultraschallbildgebungstechniken
sind invasive Verfahren, die allgemein das Einführen einer Sonde, wie etwa
eines Bildgebungskatheters in eine Vene, wie etwa die Oberschenkelvene,
oder in eine Arterie beinhalten. Wie man erkennt können kathetergestützte Ultraschallbildgebungstechniken
zur Abbildung des Herzens verwendet werden, wie etwa wenn die Behandlung
von Vorhofflimmern bzw. AF (für
Atrial Fibrillation) überwacht und/oder
geführt
wird. Dementsprechend ist es in hohem Maße wünschenswert, dass die in Kathetern verwendeten
Transduceranordnungen zu einer zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen
Echtzeitbild gebung in der Lage sind. Solche Anwendungen stellen
eine erhebliche Herausforderung dar und erfordern sehr schnelle
Transducerbaugruppen, die dennoch große Mengen an Informationen
erfassen können.
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Unter
bestimmten Umständen
kann es wünschenswert
sein, eine bestimmte Art der akustischen Kopplung zwischen der Transduceranordnung
und dem umliegenden Gehäuse
zu schaffen. In Abhängigkeit
von der Art, die die akustische Kopplung annimmt, kann es wünschenswert
sein, die Sonde vor dem Versand zu testen. Bei einem solchen Testvorgang
sollte jedoch eine Reinigung möglich
sein, so dass an dem versandten Produkt keine Rückstände zurückbleiben. In dem Fall, dass
der Kopplungsmechanismus zum Zeitpunkt des Versands nicht in der Sonde
vorhanden ist, sollte es für
den Endbenutzer weiterhin einfach sein, die gewünschte akustische Kopplung
herzustellen.
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Kurze Beschreibung
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Kurz
gesagt wird gemäß Aspekten
der vorliegenden Vorgehensweise wird eine Bildgebungskatheteranordnung
vorgestellt. Die Bildgebungskatheteranordnung enthält einen
Bildgebungskatheter, der eine Bildgebungskatheterspitze aufweist.
Weiterhin enthält
die Bildgebungskatheteranordnung einen Fluidbehälter, der mit dem Bildgebungskatheter
verbunden und dazu eingerichtet ist, ein Fluid durch ein proximales
Ende der Bildgebungskatheterspitze hindurch zuzuführen. Die
Bildgebungskatheteranordnung enthält auch eine Auslöseeinrichtung,
die dazu eingerichtet ist, wenn sie aktiviert wird, eine Förderung
des Fluids zu der Bildgebungskatheterspitze zu veranlassen.
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Gemäß weiteren
Aspekten der vorliegenden Vorgehensweise wird eine Verpackungsanordnung vorgestellt.
Die Verpackungsanordnung enthält
einen Bildgebungskatheter, der eine Bildgebungskatheterspitze und
eine Befülleinrichtung
enthält.
Die Verpackungsanordnung enthält
auch eine Verpackung, die dazu eingerichtet ist, die Bildgebungskatheterspitze in
einer Ausrichtung zur Befüllung
zu halten, um bei einer Aktivierung der Befülleinrichtung das Befüllen der
Bildgebungskatheterspitze mit einem akustischen Koppelfluid zu ermöglichen.
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Gemäß weiteren
Aspekten der vorliegenden Vorgehensweise wird ein Verfahren zur
Bildgebung vorgestellt. Das Verfahren zur Bildgebung beinhaltet es,
ein Vorspannelement zu veranlassen, ein akustisches Koppelfluid
aus einem Fluidbehälter
in eine Bildgebungskatheterspitze zu befördern. Das Verfahren zur Bildgebung
enthält
weiterhin das Einsetzen der Bildgebungskatheterspitze in einen Patienten. Außerdem enthält das Verfahren
zur Bildgebung das Erfassen von Ultraschallbildgebungsdaten unter
Verwendung einer Transduceranordnung, die in einem distalen Abschnitt
der Bildgebungskatheterspitze angeordnet ist.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Vorgehensweise wird ein Verfahren
zum Herstellen und Testen eines Bildgebungskatheters vorgestellt.
Das Verfahren enthält
das Zusammensetzen eines Bildgebungskatheters. Der Bildgebungskatheter
enthält
eine Bildgebungskatheterspitze, die eine Motoranordnung und eine
Transduceranordnung enthält.
Das Verfahren enthält
auch das Testen der Rotation der Motor- und der Transduceranordnung.
Weiterhin enthält
das Verfahren das Injizieren eines Testfluids in die Bildgebungskatheterspitze.
Weiterhin enthält
das Verfahren das Testen der akustischen und bildgebenden Funktionsfähigkeit
der Bildgebungskatheterspitze. Ferner enthält das Verfahren das Entfernen
des Testfluids aus der Bildgebungskatheterspitze. Das Verfahren
enthält weiterhin
das Trocknen und Sterilisieren des Bildgebungskatheters.
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Gemäß weiteren
Aspekten der vorliegenden Vorgehensweise wird eine Bildgebungskatheteranordnung
vorgestellt. Die Bildgebungskatheteranordnung enthält einen
Bildgebungskatheter, der eine Bildgebungskatheterspitze aufweist.
Die Bildgebungskatheterspitze ist dazu eingerichtet, aus einem Fluidbehälter automatisch
befüllt
zu werden, wenn eine Auslöseeinrichtung
betätigt
wird.
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Gemäß noch weiteren
Aspekten der vorliegenden Vorgehensweise wird eine Befülleinrichtung vorgestellt.
Die Befülleinrichtung
enthält
einen Fluidbehälter,
der dazu eingerichtet ist, mit einer Bildgebungskatheterspitze verbunden
zu sein und der Bildgebungskatheterspitze Fluid zuzuführen. Die
Befülleinrichtung
enthält
auch eine Auslöseeinrichtung,
die dazu eingerichtet ist, wenn sie aktiviert wird, eine Zufuhr
des Fluids zu der Bildgebungskatheterspitze zu bewirken.
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Zeichnungen
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Diese
und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen gelesen wird, in denen die gleichen Bezugszeichen die
gleichen Elemente bezeichnen:
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1 ist
ein Blockdiagramm eines beispielhaften Ultraschallbildgebungssystems
gemäß Aspekten
der vorliegenden Vorgehensweise;
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2 ist
eine Seitenansicht eines Abschnitts einer invasiven Sonde, die eine
beispielhafte Bildgebungskatheterspitze und eine beispielhafte Transduceranordnung
zur Verwendung in dem in 1 dargestellten System enthält, gemäß Aspekten
der vorliegenden Vorgehensweise;
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3 ist
eine perspektivische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform
einer Bildgebungskatheterspitze gemäß Aspekten der vorliegenden
Vorgehensweise;
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4 ist
eine perspektivische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform
einer Bildgebungskatheteranordnung gemäß Aspekten der vorliegenden
Vorgehensweise;
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5 ist
eine perspektivische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform
einer Bildgebungskatheterverpackung gemäß Aspekten der vorliegenden
Vorgehensweise;
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6 ist
eine perspektivische Seitenansicht einer anderen beispielhaften
Ausführungsform
einer Bildgebungskatheterverpackung gemäß Aspekten der vorliegenden
Vorgehensweise; und
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7 ist
ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Herstellen
und Testen des Bildgebungskatheters gemäß Aspekten der vorliegenden
Vorgehensweise.
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Detaillierte Beschreibung
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Bildgebungssonden,
die Transduceranordnungen zum Ermöglichen einer dreidimensionalen Ultraschallbildgebung
in Echtzeit enthalten, können eine
Motoranordnung verwenden, um Transduceranordnungen um eine Achse
der Bildgebungssonde herum in Schwingungen zu versetzen. Dadurch
können die
Transduceranordnungen in der Lage sein, dreidimensionale Ultraschallbilder
in Echtzeit beim Durchlauf einer zweidimensionalen Schicht durch
ein dreidimensionales Volumen zu gewinnen. Ein akustisches Koppelfluid
kann in Verbindung mit den Transduceranordnungen verwendet werden,
um einen wirksamen oder geeigneten akustischen Übergang zwischen dem Transducer
und dem ihn umgebenden Gehäuse
zu schaffen. Solche Bildgebungssonden werden typischerweise zum
Zeitpunkt der Herstellung mit einem akustischen Koppelfluid befüllt. Solche
Bildgebungssonden enthalten typischerweise auch eine Fluidsperre,
um den Motor von dem mit Fluid gefüllten Raum zu trennen, der
den Transducer aufnimmt. Durch die Sperre tritt eine Antriebswelle hindurch,
die den Motor mit dem sich bewegenden Transducer verbindet. Eine
Fluiddichtung an der Antriebswelle verhindert oder minimiert die
Leckage des Fluids aus dem Transducerraum in den Motorraum.
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Wenn
die Bildgebungssonde eine Katheterspitze oder eine andere sehr kleine
Vorrichtung ist, die für
eine Bildgebung in räumlich
beengten Bereichen vorgesehen ist, können die Raumbeschränkungen
eine Isolierung des Motors gegenüber
dem mit Fluid gefüllten
Transducerraum ausschließen.
In solchen Szenarien kann sich die Anwesenheit des akustischen Koppelfluids
in der Bildgebungskatheterspitze für lange Zeiträume vor
der Benutzung als problematisch erweisen. Das Fluid kann z. B. allmählich in den
Motor und das zugehörige Getriebe
einsickern und das Risiko einer Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit
erhöhen.
Aus ähnlichen
Gründen
kann das Risiko von Funktionsverlusten in Folge der Lagerzeit erhöht sein.
Es können
auch Korrosion und Auslaugung auftreten, wenn das Fluid für eine so
lange Zeitdauer in der Bildgebungskatheterspitze eingeschlossen
ist. Weiterhin kann die Sterilisierung schwieriger sein, wenn die
Bildgebungskatheterspitze zum Zeitpunkt der Herstellung befüllt wird.
Diese Probleme können
alle zu einer verringerten Funktionsfähigkeit des Bildgebungskatheters
führen.
Zusätzlich
neigen zahlreiche typische Verfahren zum Befüllen der Bildgebungskatheterspitze
zur Erzeugung von Blasen, die bei der Bilddatenerfassung Probleme
hervorrufen können.
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In
Anbetracht des zuvor Gesagten kann die Anwendung der vorliegenden
Vorgehensweise die zuvor erwähnten
Einschränkungen überwinden,
indem der Bildgebungskatheter zum Zeitpunkt der Benutzung des Bildgebungskatheters
oder nahe bei diesem Zeitpunkt mit dem akustischen Koppelfluid befällt wird.
Bei einem Szenario des Befüllens
zum Zeitpunkt der Benutzung sind wenigstens zwei verschiedene Lösungen möglich. Ein
erstes Verfahren kann darin bestehen, den Bildgebungskatheter von dem
distalen Ende des Bildgebungskatheters mit dem akustischen Koppelfluid
zu befüllen.
Zum Beispiel kann eine Spritze in eine selbstschließende Öffnung an
dem distalen Ende des Bildgebungskatheters eingeführt werden.
Auch wenn dieses Verfahren möglich
ist, kann es sich als schwierig erweisen, die anschließende Dichtheit
der distalen Befüllungsöffnung sicherzustellen.
Dieses Verfahren kann auch die Verwendung eines Isoliertransformators
oder irgendeiner anderen Vorrichtung an dem proximalen Ende des
Bildgebungskatheters erfordern, um die elektrische Isolierung herzustellen
und die Patientensicherheit zu gewähr leisten. Weiterhin kann eine selbstschließende distale Öffnung auch
die starre Länge
der distalen Spitze vergrößern. Dies
kann die Manövrierbarkeit
des Katheters in dem Körper
verringern.
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Demnach
könnte
sich ein zweites Verfahren zum Befüllen des Bildgebungskatheters
von dem proximalen Ende aus als vorteilhafter erweisen. Bei einem
solchen Verfahren kann ein Rohr bzw. Schlauch verwendet werden,
um das Fluid im Inneren zu der Katheterspitze zu führen. Dieses
Verfahren kann sich als wünschenswert
zum Einleiten des akustischen Koppelfluids in die Bildgebungskatheterspitze
erweisen, wobei die maximale Funktionsfähigkeit aufrechterhalten wird.
Weiterhin kann es bei der Anwendung dieses Verfahrens möglich sein,
die Bildgebungskatheterspitze bei gesteuertem Durchsatz mit dem
akustischen Koppelfluid zu befüllen,
um die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, dass Fluid in den Motor
und das zugehörige
Getriebe hinein gepresst wird. Der gesteuerte Durchsatz kann auch
das Risiko von Blasen verringern, die in der Bildgebungskatheterspitze
eingefangen werden. Das Einfangen von Blasen kann auch minimiert
werden, indem die Bildgebungskatheterspitze nach unten zeigt. Geeignete Bildgebungskatheterspitzen
zur Benutzung mit einem akustischen Koppelfluid sind hierin und
auch in der US-Patentanmeldung
von Warren Lee und anderen mit dem Titel „Fluid-Fillable Ultrasound
Imaging Catheter Tips" (Mit
Fluid befüllbare
Ultraschallbildgebungskatheterspitzen) beschrieben, die am 16. April 2008
eingereicht worden ist und durch die Bezugnahme in ihrer Gesamtheit
für alle
Zwecke hierin einbezogen wird.
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Das
vorgestellte System und die vorgestellten Verfahren ermöglichen
ein Befüllen
einer Bildgebungskatheterspit ze mit einem akustischen Koppelfluid
zu dem Zeitpunkt der Benutzung, wie z. B. während einer Untersuchung oder
eines Bildgebungsvorgangs oder -termins oder innerhalb eines kurzen Zeitraums
vor diesen. In einer Ausführungsform
kann eine federgespannte Spritze verwendet werden, um das akustische
Koppelfluid durch eine Füllröhre unmittelbar
vor der Benutzung einzuleiten. Bei einer solchen Ausführungsform
kann sich die Füllröhre durch einen
Abschnitt des Bildgebungskatheterkörpers hindurch erstrecken,
um die Bildgebungskatheterspitze zu erreichen. Durch eine Entlüftungsröhre kann
auch Luft abgeführt
werden. Bei Ausführungsformen,
bei denen eine vorgespannte Vorrichtung (wie z. B. eine federgespannte
Spritze) verwendet wird, kann der Fluidbefüllungsvorgang unabhängig von
dem Bediener genau und in einer wiederholbaren Weise durchgeführt werden.
Zusätzlich
kann sich der Fluidbefüllungsvorgang
unter Verwendung einer vorgespannten Vorrichtung für einen
klinischen Arzt als einfach in der Durchführung erweisen und daher die
Akzeptanz durch den Benutzer erhöhen.
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In
Anbetracht der vorangegangenen allgemeinen Erörterung werden nun spezielle
Realisierungen der vorliegenden Vorgehensweise erörtert. 1 ist
ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems 10 zur Verwendung
in der Ultraschallbildgebung gemäß Aspekten
der vorliegenden Vorgehensweise. Wie Fachleute erkennen, dienen
die Zeichnungen nur zu darstellenden Zwecken und sind nicht notwendigerweise
maßstabsgetreu
gezeichnet. Das System 10 kann dazu eingerichtet sein,
die Erfassung von Ultraschallbilddaten von einem Patienten 12 über einen
Bildgebungskatheter 14 zu ermöglichen. Der Bildgebungskatheter 14 kann
z. B. dazu eingerichtet sein, Ultraschallbilddaten zu erfassen, die
für einen
interessierenden Bereich in dem Patienten 12 kennzeich nend
sind, wie etwa den Herz- oder Lungenbereich. Gemäß Aspekten der vorliegenden Vorgehensweise
kann der Bildgebungskatheter 14 dazu eingerichtet sein,
als eine invasive Sonde zu arbeiten. Während die dargestellten Ausführungsbeispiele
im Zusammenhang mit einer kathetergestützten Sonde beschrieben sind,
sollte jedoch erkannt werden, dass auch andere Arten von invasiven
Sonden, wie etwa Endoskope, Laparoskope, chirurgische Sonden, Transrektalsonden,
Transvaginalsonden, Hohlraumsonden, an invasive Verfahren angepasste
Sonden oder Kombinationen derselben im Zusammenhang mit der vorliegenden
Vorgehensweise in Betracht gezogen werden. Das Bezugzeichen 16 bezeichnet
einen Abschnitt des Bildgebungskatheters 14, der innerhalb
des Patienten angeordnet, wie etwa in eine Vene eingeführt worden
ist. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Abschnitt des
Bildgebungskatheters 14, der in 2 genauer
dargestellt ist.
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Das
System 10 kann auch ein Ultraschallbildgebungssystem 20 enthalten,
das in Verbindung mit dem Bildgebungskatheter 14 betrieben
wird und dazu eingerichtet ist, die Erfassung von Ultraschallbilddaten
zu ermöglichen.
Während
die hierin dargestellten beispielhaften Ausführungsformen im Zusammenhang
mit einem medizinischen Bildgebungssystem, wie etwa einem Ultraschallbildgebungssystem,
beschrieben sind, sollte erkannt werden, dass auch andere Bildgebungssysteme
und -anwendungen in Betracht gezogen werden (z. B. industrielle Anwendungen,
wie etwa die zerstörungsfreie
Prüfung,
Endoskope und andere Anwendungen, bei denen die Ultraschallbildgebung
innerhalb beengter Räume
benutzt werden kann). Weiterhin können die im Anschluss hieran
dargestellten und beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen
in multimodalen Bildgebungssystemen Anwendung finden, die die Ultraschallbildgebung
in Verbindung mit anderen Bildge bungstechniken, Positionsverfolgungssystemen
und anderen Sensorsystemen anwenden.
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Weiterhin
kann das Ultraschallbildgebungssystem 20 dazu eingerichtet
sein, ein Bild anzuzeigen, das die gegenwärtige Position der Bildgebungskatheterspitze
innerhalb des Patienten 12 wiedergibt. Wie in 1 dargestellt
kann das Ultraschallbildgebungssystem 20 einen Anzeigebereich 22 und
einen Benutzerschnittstellenbereich 24 enthalten. Gemäß Aspekten
der vorliegenden Vorgehensweise kann der Anzeigebereich 22 des
Ultraschallbildgebungssystems 20 dazu eingerichtet sein,
ein zwei- oder dreidimensionales Bild anzuzeigen, das in Abhängigkeit
von den mit dem Bildgebungskatheter 14 erfassten Bilddaten
von dem Ultraschallbildgebungssystem 20 erzeugt worden
ist. Der Anzeigebereich 22 kann z. B. eine geeignete CRT-
oder LCD-Anzeige sein, auf der Ultraschallbilder betrachtet werden
können.
Der Benutzerschnittstellenbereich 24 kann eine Benutzerschnittstellenvorrichtung
enthalten, die dazu eingerichtet ist, den Bediener beim Erkennen
eines abzubildenden interessierenden Bereiches zu unterstützen. Die
Benutzerschnittstelle kann eine Tastatur, eine Maus, einen Trackball,
einen Joystick, einen Berührungsbildschirm
oder eine beliebige andere geeignete Schnittstelleneinrichtung enthalten.
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2 stellt
eine vergrößerte Ansicht
des Abschnitts 18 (siehe 1) des Bildgebungskatheters 14 (siehe 1)
dar. Wie in 2 dargestellt kann der Bildgebungskatheter 14 eine
Spitze 26 an dem distalen Ende eines flexiblen Schafts 28 aufweisen. Es
ist die distale Spitze 26, die die Transduceranordnung
und die Motoranordnung aufnimmt, wie sie hierin erörtert werden.
Der Bildgebungskatheter 14 kann auch einen Handgriff 30 aufweisen,
der dazu eingerich tet ist, einem Bediener die Handhabung des flexiblen
Schaftes 28 zu erleichtern. Im Zusammenhang mit dieser
Beschreibung können
Punkte in dem Bildgebungskatheter 14, die dem Handgriff 30 näher liegen,
als proximal bezeichnet sein, während
Punkte in dem Bildgebungskatheter, die von dem Handgriff 30 weiter
entfernt sind, als distal bezeichnet sein können. Der Abstand zwischen
der Transduceranordnung und dem Handgriff 30 kann in Abhängigkeit
von der Art der Sonde und der Anwendung in einem Bereich von etwa
10 bis etwa 150 cm liegen.
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3 stellt
eine beispielhafte Ausführungsform
einer Bildgebungskatheterspitze 26 dar. In der dargestellten
Ausführungsform
enthält
die Bildgebungskatheterspitze 26 ein Gehäuse 32,
das unter anderem einen Motor 34, eine Motorhalterung 36,
einen Transducer 38, eine Transducerhalterung 40 und optional
eine Linse 42 enthält. Ähnliche
Bildgebungskatheterspitzen sind in den US-Patentanmeldungen mit
den Veröffentlichungsnummern
2007/0167813, die am 18. Januar 2007 eingereicht worden ist, 2007/0167821,
die am 30. November 2005 eingereicht worden ist, 2007/0167824, die
am 11. Januar 2006 eingereicht worden ist, 2007/0167825, die am 11.
Januar 2006 eingereicht worden ist, und 2007/0167826, die am 11.
Januar 2006 eingereicht worden ist, von Warren Lee und anderen sowie
in der US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 12/099862, die
am 9. April 2008 eingereicht worden ist, von Warren Lee und anderen
beschrieben, die alle in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke durch die Bezugnahme
hierin einbezogen werden. Der Motor 34 kann verwendet werden,
um den Transducer 38 um eine Achse 44 herum zum
Schwingen zu veranlassen. Der Transducer 38 kann z. B.
ein phasengesteuertes Feld mit 64 Elementen sein und zum Schwingen
um die Achse 44 veranlasst werden, um durch Überstreichen
eines dreidimensionalen Volumens mit einer zweidimensionalen Schicht
eine dreidimensionale Bildgebung in Echtzeit zu ermöglichen.
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In
der dargestellten Ausführungsform
kann die Motorhalterung 36 verschiedenen Zwecken im Zusammenhang
mit dem Motor 34 dienen. Als erstes kann die Motorhalterung 36 dazu
dienen, den Motor 34 in einer bestimmten Position (z. B.
zentriert bezogen auf die Achse 44) innerhalb der Röhre zu fixieren.
Zweitens kann die Motorhalterung 36 dazu dienen, andere
Komponenten der Bildgebungskatheterspitze 26 zu haltern
oder zu befestigen. Ein Beispiel für die Komponenten, die von
der Motorhalterung 36 gehaltert werden können, ist
ein flexibles Verbindungskabel 46, das sich von dem proximalen
Ende der Bildgebungskatheterspitze 26 aus erstrecken und
mit dem Transducer 38 verbunden sein kann. Dieses flexible
Verbindungskabel 46 kann zum Senden und Empfangen elektrischer
Signale zwischen dem Ultraschallbildgebungssystem 20 und
dem Transducer 38 während
der Bildgebung verwendet werden. In der dargestellten Ausführungsform
kann ein wärmeabhängiger Widerstand 48 verwendet
werden, um die Temperatur des Motors 34 und der Motorhalterung 36 zu überwachen.
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Bei
der Anwendung der vorliegenden Vorgehensweise kann die Bildgebungskatheterspitze 26 zum
Zeitpunkt der Benutzung der Bildgebungskatheterspitze 26 oder
nahe bei diesem Zeitpunkt mit einem akustischen Koppelfluid befüllt werden.
Die Bildgebungskatheterspitze 26 kann z. B. während oder unmittelbar
vor einer Untersuchung, bei der die Bildgebungskatheterspitze 26 zum
Erfassen von Bildgebungsdaten verwendet wird, befüllt werden.
In der dargestellten Ausführungsform
kann eine Füllröhre 50 zur
Zufuhr eines akustischen Koppelfluids von dem proximalen Ende der
Bildgebungskatheterspitze 26 in einen distalen Abschnitt
der Bildgebungskatheterspitze 26 zum Zeitpunkt der Benutzung
der Bildgebungskatheterspitze 26 oder nahe bei diesem Zeitpunkt
verwendet werden. Wenn ein akustisch geeignetes Koppelfluid verwendet
wird, kann es möglich sein,
auf die Linse 42 zu verzichten und zur Bildgebung nur den
Transducer 38 zu verwenden. Die Vorteile eines Verzichts
auf die Linse 42 können
einen vereinfachten Aufbau, einen größeren Rauschabstand infolge
einer geringeren Abschwächung
durch die Linse und eine geringere Reibung enthalten, mit der der
Motor 34 belastet wird.
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Das
akustische Koppelfluid kann von der Füllröhre 50 an der Einfüllöffnung 52 eingeleitet
werden. In der dargestellten Ausführungsform kann die Einfüllöffnung 52 nahe
bei dem proximalen Ende der Transducerhalterung 40 angeordnet
sein, während die
Einfüllöffnung 52 in
anderen Ausführungsbeispielen
auch in distaleren oder proximaleren Positionen bezogen auf die
Transducerhalterung 40 angeordnet sein, als derjenigen,
in der sie gezeigt ist. In einer Ausführungsform wird der distale
Abschnitt der Bildgebungskatheterspitze 26 befüllt, während das
distale Ende der Bildgebungskatheterspitze 26 nach unten
zeigt. In einer solchen Ausführungsform
kann das akustische Koppelfluid den distalen Abschnitt der Bildgebungskatheterspitze 26 durch
Kapilarwirkung zwischen dem Transducer 38 (und der Linse 42,
falls eine verwendet wird) und dem Gehäuse 32 der Bildgebungskatheterspitze 26 auffüllen. Das
akustische Koppelfluid kann den distalen Abschnitt der Bildgebungskatheterspitze 26 auffüllen, bis
der gesamte Abschnitt gefüllt
ist.
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In
einigen Ausführungsformen
kann die Füllröhre 50 ein
Metallrohr oder ein anderes starres Rohr sein. Durch den flexiblen
Schaft 28 des Bildgebungskatheters 14 kann es
jedoch erforderlich sein, dass die Füllröhre 50 in gewissem
Maße biegsam
ist. Demnach kann die Füllröhre 50 eine
Kombination aus einem starren Rohr in der Bildgebungskatheterspitze,
das mit einem langen flexiblen Rohr durch den flexiblen Schaft 28 hindurch
verbunden ist, sein. Innerhalb des flexiblen Schaftes 28 kann
die Füllröhre 50 ein
separates Rohr sein, das in einen größeren Hohlraum in dem Katheter
eingesetzt ist. Alternativ kann die Füllröhre 50 einen oder
möglicherweise mehrere
Hohlräume
enthalten, die in den Katheteraufbau integriert sind. Die Füllröhre 50 schafft
jedoch in jeder Gestaltung eine leckdichte, druckbelastbare Verbindung
zu der Bildgebungskatheterspitze 26 und der Einfüllöffnung 52.
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Wenn
das akustische Koppelfluid in der dargestellten Ausführungsform
in den distalen Abschnitt der Bildgebungskatheterspitze 26 eingeleitet
wird, können
sich in dem akustischen Koppelfluid Blasen bilden. In der dargestellten
Ausführungsform
kann jedoch an dem distalen Ende der Transducerhalterung 40 ein
Auslass 54 verwendet werden. Der Auslass 54 kann
das Entfernen der Blasen ermöglichen.
Es kann auch möglich
sein, dass der Bediener der Bildgebungskatheterspitze 26 eine
einfache „Lasso"-Bewegung ausführt, um
als Reaktion auf Zentripetalkräfte eine
Entfernung der Blasen durch ein Auslassrohr 50 hindurch
zu erzwingen. Mit anderen Worten stellen der Auslass 54 und
das Auslassrohr 56 den Blasen einen Weg zur Verfügung, über den
sie aus der Bildgebungskatheterspitze 26 austreten können. Das Auslassrohr 56,
das abgegebene Luft und überschüssiges akustisches
Koppelfluid von der Bildgebungskatheterspitze 26 aufnehmen kann,
kann der Füllröhre 50 ähnlich oder
ein Teil eines Hohlraums in dem Katheter sein. Das Auslassrohr 56 sollte
außerdem
leckdicht sein, braucht aber in Abhängigkeit von der Ausführungsform
nicht notwendigerweise in der Lage zu sein, hohen Drücken standzuhalten.
Bei anderen Ausführungsformen
können
die ausgestoßene Luft
und überschüssiges akustisches
Koppelfluid einfach um die anderen Komponenten in der Bildgebungskatheterspitze 26,
wie z. B. die Signalkabel und die Verdrahtung herumströmen.
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Akustische
Koppelfluide zur Verwendung mit der vorliegenden Vorgehensweise
können
eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen: (1) eine
Schallgeschwindigkeit und eine Dichte ähnlich denjenigen von Wasser,
(2) eine geringe Neigung zur Freisetzung von Gas (um die Bildung
von Blasen nach dem Befüllen
zu minimieren), (3) Biokompatibilität, (4) die Fähigkeit
zum Benetzen der inneren Oberfläche
der Bildgebungskatheterspitze 26 und so weiter. Verschiedene
Fluide sind getestet und als mögliche
Kandidaten für
das akustische Koppelfluid erkannt worden. Diese Fluide enthalten:
(1) Propylenglykol, (2) Wasser, (3) Ethanol, (4) Polyethylenglykol,
(5) 3M FC-3283 Fluorinert bzw. Perfluorkarbon und so weiter. Andere
Fluide können
sich auch als geeignet erweisen, so dass diese Liste nur als beispielhaft
zu verstehen ist.
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In
einer Ausführungsform,
in der Propylenglykol das akustische Koppelfluid ist, müssen Standardpraktiken,
wie etwa ein Spülen
des Katheters vor dem Gebrauch, angepasst werden, um sich nach der Viskosität des akustischen
Koppelfluids zu richten. Propylenglykol kann z. B. verglichen mit
Salzlösung oder
Wasser über
einen längeren
Zeitraum höhere Drücke erfordern,
um das Fluid durch die Einfüllröhre 50 in
die Bildgebungskatheterspitze 26 zu pressen. In einer Ausführungsform
verwendet das Verfahren zum Befüllen
der Bildgebungskatheterspitze 26 unter Verwendung der vorliegenden
Vorgehensweise keine gesonderten Vorrichtungen, wie etwa ein Pumpgerät, und verlangt
von dem Bediener keine wesentliche Mitwirkung oder Handlung.
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4 ist
eine perspektivische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform
einer Bildgebungskatheteranordnung 62 zur Verwendung mit
der vorliegenden Vorgehensweise. In dieser Ausführungsform kann der Bildgebungskatheter 14 mit
einem Fluidbehälter 64,
wie etwa einer Spritze, verpackt sein, die vorher mit einem sterilen
akustischen Koppelfluid gefüllt
worden ist. Der Fluidbehälter 64 kann
eine Spritze, ein Beutel, eine Flasche oder ein beliebiger anderer
geeigneter Fluidbehälter
sein. Der Fluidbehälter 64 kann
sterilisierbar sein, wenn er mit dem akustischen Koppelfluid gefüllt ist,
einfach mit dem Bildgebungskatheter 14 gekoppelt sein und
einfach zusammengedrückt
werden, um das akustische Koppelfluid durch die Füllröhre 50 in
den Bildgebungskatheter 14 zu pressen. In einigen Ausführungsformen
kann der Fluidbehälter 64 in
den Bildgebungskatheterhandgriff 30 integriert sein und
dadurch für
den Bediener mit Ausnahme einer Auslöseeinrichtung 66 unsichtbar
sein, die die Form eines Knopfes oder ein Klinke an dem Bildgebungskatheterhandgriff 30 annehmen
kann.
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In
einer Ausführungsform
kann der Bediener die Auslöseeinrichtung 66 betätigen, die
ein Vorspannelement 68 auslöst, das eine bekannte Kraft
auf einen Kolben 70 in dem Fluidbehälter 64 ausüben kann.
Dies presst seinerseits den Kolben 70 in den Fluidbehälter 64 hinein
und bewirkt, dass das akustische Koppelfluid in die Füllröhre 50 gefördert wird. Die
Füllröhre 50 kann
sich über
die Länge
des flexiblen Bildgebungskatheterschafts 28 erstrecken.
In der dargestellten Ausführungsform
ist das Vorspannelement 68 eine Feder, die zum Ausüben einer
kontrollierten Kraft oder einer Auslenkung mit kontrollierter Geschwindigkeit
eingerichtet ist und einen Anschlag aufweist, um die Gesamtauslenkung
zu begrenzen. Auf diese Weise kann die Gesamtmenge des akustischen
Koppelfluids begrenzt werden, die in die Bildgebungskatheterspitze
eingeleitet wird.
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Indem
dem Fluidbehälter 64 ermöglicht wird, die
Bildgebungskatheterspitze 26 bei Aktivierung der Auslöseeinrichtung 66 mit
dem akustischen Koppelfluid zu füllen,
kann der Fluidbefüllungsvorgang
vereinfacht werden sowie sichergestellt werden, dass der Bildgebungskatheterspitze 26 die
richtige Menge des akustischen Fluids zugeführt wird. Auf diese Weise kann
der Fluidbefüllungsvorgang
genauer und wiederholbar werden. Weiterhin kann der Fluidbefüllungsvorgang
unter Anwendung der vorliegenden Vorgehensweise durchgeführt werden,
ohne dass der Bediener den Vorgang kontinuierlich überwachen muss,
weil in dem Fluidbehälter 64 eine
vorher abgemessene Menge des akustischen Koppelfluids angeordnet
sein kann und die mechanischen Eigenschaften der Auslöseeinrichtung 66 und
des Vorspannelementes 68 so festgelegt sein können, dass
sie das akustische Koppelfluid in geeigneter Weise verdrängen. Die
speziellen mechanischen Eigenschaften der Auslöseeinrichtung 66 und
des Vorspannelementes 68 können von zahlreichen Eigenschaften
des benutzten Bildgebungskatheters 14 und des benutzten akustischen
Koppelfluids abhängen,
die die Größe des Fluidbehälters 64,
die Länge
und den Innendurchmesser der Füllröhre 50,
das Innenvolumen der Bildgebungskatheterspitze 26, die Viskosität des akustischen
Koppelfluids und so weiter enthalten.
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Wie
oben erwähnt
können
der Fluidbehälter 64,
die Auslöseeinrichtung 66,
das Vorspannelement 68 und der Kolben 70 in dem
Bildgebungskatheterhandgriff 30 integriert sein. In einigen
Ausführungsformen
können
diese Komponenten jedoch auch von dem Bildgebungskatheter 14 getrennt
bereitgestellt werden. In diesem Szenario kann das akustische Koppelfluid
durch eine Öffnung
an dem proximalen Ende des Bildgebungskatheters 14 zugeführt werden,
mit dem der Fluidbehälter 64,
wie etwa eine Spritze, verbunden ist. Weiterhin können die
Auslöseeinrichtung 66,
das Vorspannelement 68 und der Kolben 70, die
das akustische Koppelfluid aus dem Fluidbehälter 64 herauspressen,
mit dem Fluidbehälter 64 als
eine einzige Einwegeinheit integriert sein, oder sie können getrennt
und mehrfach nutzbar sein.
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Nun
unter Bezug auf 5: Es ist eine Ausführungsform
dargestellt, bei der die Verpackung 72 des Bildgebungskatheters
dazu ausgelegt ist, die automatische Befüllungsfunktion zu berücksichtigen. Nach
dem Testen des Bildgebungskatheters 14 unter Anwendung
von Herstellungs- und Testverfahren, die unten genauer beschrieben
sind, kann der Bildgebungskatheter 14 mit einem Fluidbehälter 64 verpackt
werden, der mit einem sterilen akustischen Koppelfluid vorbefüllt ist,
wobei die Bildgebungskatheterverpackung 72 an diesem Punkt
an einen Endanwender des Bildgebungskatheters 14 versandt werden
kann. Dadurch können
das Vorbefüllen
des Fluidbehälters 64 und
das letztendliche Befüllen
der Bildgebungskatheterspitze 26 mit dem akustischen Koppelfluid
an verschiedenen Orten und zu verschiedenen Zeiten stattfinden.
Das Vorbefüllen
des Fluidbehälters 64 kann
z. B. an ei ner Fertigungsanlage erfolgen, während das tatsächliche
Befüllen
der Bildgebungskatheterspitze 26 in einem Krankenhaus während einer
Untersuchung stattfinden kann, bei der der Bildgebungskatheter 14 verwendet
wird, um Ultraschallbilder von einem Patienten zu erfassen. Demnach
kann das Vorbefüllen
des Fluidbehälters 64 Tage,
Wochen oder sogar Monate vor dem tatsächlichen Befüllen der
Bildgebungskatheterspitze 26 erfolgen.
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In
einer solchen Verpackungsausführung kann
der Bediener die Bildgebungskatheterspitze 26 aus der Verpackung 72 entnehmen
und sie in einer Spitzenhalterung 74 innerhalb der Verpackung 72 anordnen.
Der Bildgebungskatheter 14 kann z. B. ursprünglich innerhalb
der Verpackung 72 aufgewickelt sein. Danach kann der Bediener
den Bildgebungskatheter nach dem Öffnen der Packung 72 aus
der Packung heraus abwickeln und die Bildgebungskatheterspitze 26 in
der Spitzenhalterung 74 anordnen, die eine Ausnehmung in
der Packung 72 sein kann, die zum Halten der Bildgebungskatheterspitze 26 eingerichtet
ist. Die Spitzenhalterung 74 kann sicherstellen, dass das
distale Ende der Bildgebungskatheterspitze 26 während des
Befüllungsvorgangs
nach unten zeigt. Um sicherzustellen, dass die Bildgebungskatheterspitze 26 nur
befällt
wird, wenn sie nach unten ausgerichtet ist, kann die Auslöseeinrichtung 66 in
einigen Ausführungsbeispielen
so angeordnet sein oder eine solche Vorrichtung enthalten, dass
es nur bei der richtigen Ausrichtung ermöglicht wird, dass die Auslöseeinrichtung 66 aktiviert
wird.
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6 ist
eine perspektivische Seitenansicht einer anderen beispielhaften
Ausführungsform
der Bildgebungskatheterverpackung unter Anwendung der vorliegenden
Vorgehensweise. In der dargestellten Ausführungsform kann der gesamte
Bildgebungskatheter 14, der die Bildgebungskatheterspitze 26,
den Schaft 28 und den Handgriff 30 enthält, in einem
Kasten 76 verpackt sein, der so gestaltet oder beschriftet
ist, dass er auf eine Seite zu stellen ist, so dass das distale
Ende der Bildgebungskatheterspitze 26 innerhalb des Kastens 76 nach
unten weist. In einer Ausführungsform
kann der Kasten 76 zum Beispiel ein „Hier Oben"-Zeichen
aufweisen, das dem Bediener helfen kann, zu erkennen, in welcher
Richtung der Kasten 76 auszurichten ist. Zusätzlich oder alternativ
kann der Kasten 76 abgerundete Kanten oder Seiten aufweisen,
die es verhindern, dass der Kasten 76 auf eine falsche
Fläche
gestellt wird. Demnach richtet der Bediener beim richtigen Ausrichten des
Kastens die Bildgebungskatheterspitze 26 vor dem Befüllen mit
Fluid nach unten aus.
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Vor
der Benutzung kann der Bediener die Auslöseeinrichtung 66 betätigen, die
ihrerseits das Vorspannelement 68 auslöst, so dass das akustische Koppelfluid
veranlasst wird, sich durch den Bildgebungskatheter 14 hindurch
in die Bildgebungskatheterspitze 26 zu bewegen. Die Auslöseeinrichtung 66 kann
aktiviert werden, während
sich der Bildgebungskatheter 14 immer noch in der Verpackung 72 befindet.
Die Auslöseeinrichtung 66 kann
z. B. durch die Verpackung hindurch betätigt werden, so dass der Bediener
die Auslöseeinrichtung 66 betätigen kann
und dadurch bewirkt, dass die Bildgebungskatheterspitze 26 mit
Fluid befüllt
wird, ohne den Bildgebungskatheter 14 aus der Packung 72 herauszunehmen.
Alternativ kann die Auslöseeinrichtung 66 nach dem Öffnen der
Verpackung 72 oder eines Fensters in der Verpackung betätigt werden.
Wie oben erörtert kann
die Auslöseeinrichtung 66 weiterhin
eine Vorrichtung enthalten, die ein Betätigen der Auslöseeinrichtung 66 nur
bei der richtigen Ausrichtung ermöglicht.
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Während sich
die vorangegangene Erörterung
auf die Verpackung einer Bildgebungskatheterspitze 26 bezieht,
die mit einem Fluid befüllbar
ist, muss der Bildgebungskatheter 14 vor dem Verpacken
zuerst hergestellt und getestet werden. 7 zeigt
ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 78 zum
Herstellen und Testen des Bildgebungskatheters 14. Das
Verfahren beginnt in dem Schritt 80 mit der Endmontage
des Bildgebungskatheters und der zugehörigen Bildgebungskatheterspitze 26.
Nach der Endmontage 80 kann das Testen des Bildgebungskatheters
in dem Schritt 82 beginnen, wobei die Drehung des Motors 34 und
des Transducers 38 überprüft werden,
um sicherzustellen, dass der Motor 34 in der Lage ist,
den Transducer 38 über
einen annehmbaren Drehbereich in Schwingungen zu versetzen.
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Als
nächstes
wird in dem Schritt 84 ein Testfluid in die Bildgebungskatheterspitze 26 injiziert.
Das Testfluid kann nur für
eine kurze Zeitdauer benötigt werden
und kann eine niedrige Viskosität
und einen hohen Dampfdruck aufweisen, so dass es nach dem Testen
verdampft werden kann, indem der Bildgebungskatheter 14 bei
einer hohen Temperatur und einem niedrigen Druck (d. h. in einem
Ofen, einem Vakuum oder einem Vakuumofen) angeordnet wird. Das Testfluid
kann das gleiche wie das akustische Koppelfluid, das beim Betrieb
des Bildgebungskatheters 14 verwendet wird, oder ein anderes
Fluid sein. In vielen Fällen
kann es tatsächlich
nützlich
sein, Tests mit einem anderen Fluid vorzunehmen, weil die akustischen
Koppelfluide, die normalerweise während der Benutzung des Bildgebungskatheters 14 verwendet werden,
höhere
Viskositäten
aufweisen können
und dadurch vor dem endgültigen
Verpacken schwieriger zu entfernen sein können. Es kann z. B. nützlich sein, ein
relativ flüchtiges
akustisches Koppelfluid mit wenig Rückständen, wie etwa Wasser oder
FC-3283 Flurinert als Testfluid zu verwenden. In einigen Ausführungsformen
kann das Testfluid in die Bildgebungskatheterspitze 26 injiziert
werden, bevor der oben beschriebene Rotationstest durchgeführt wird.
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In
dem Schritt 86 können
Tests der akustischen und bildgebenden Funktionen durchgeführt werden.
Um die akustischen und die Bildgebungstests durchzuführen, braucht
es nicht notwendig zu sein, die Bildgebungskatheterspitze 26 vollständig mit
Testfluid zu füllen.
Stattdessen kann die Bildgebungskatheterspitze 26 nur gerade
so weit befüllt werden,
wie es zum Abschließen
der Tests erforderlich ist. Dadurch wird die Gefahr von Leckage
in den Motor 34 hinein während des Testens verringert.
Weiterhin kann die Belastung des Motors 34 minimiert und
die Leistungsfähigkeit
des Motors 34 für
den tatsächlichen
Gebrauch so weit wie möglich
erhalten werden.
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Als
nächstes
wird das Testfluid in dem Schritt 88 entfernt. Die Entfernung
kann auf verschiedene Arten vorgenommen werden. Der Bildgebungskatheter 14 kann
z. B. in einem Vakuumofen angeordnet werden, um ein Vakuum und Wärme zwischen
35°C und
80°C (z.
B. etwa 50°C)
anzuwenden, um den Bildgebungskatheter 14 vollständig zu
trocknen. Zusätzlich
kann ein trockenes Inertgas, wie z. B. Stickstoff, eine Zeit lang
durch den Katheter gespült
werden, um das Entfernen des verdampften Testfluids zu fördern und
dadurch den Partialdruck des Testfluids in der Spitze niedrig zu
halten und das Verdampfen und Trocknen zu fördern. Im Anschluss an die
Entfernung des Testfluids kann der getrocknete Bildge bungskatheter 14 in
dem Schritt 90 sterilisiert und zum endgültigen Versand
verpackt werden. Die Sterilisierung kann z. B. unter Anwendung einer
Ethylenoxid(EtO)-Sterilisierung durchgeführt werden.
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Es
wird eine Bildgebungskatheteranordnung 62 vorgestellt.
Die Bildgebungskatheteranordnung 62 enthält einen
Bildgebungskatheter 14, der eine Bildgebungskatheterspitze 26 aufweist.
Weiterhin enthält
die Bildgebungskatheteranordnung 62 einen Fluidbehälter 64,
der mit dem Bildgebungskatheter 14 verbunden und dazu eingerichtet
ist, ein Fluid durch ein proximales Ende der Bildgebungskatheterspitze 26 zuzuführen. Die
Bildgebungskatheteranordnung 62 enthält auch eine Auslöseeinrichtung 66, die
dazu eingerichtet ist, die Zufuhr des Fluids zu der Bildgebungskatheterspitze 26 zu
bewirken, wenn die Auslöseeinrichtung 66 aktiviert
wird.
-
Während hierin
nur bestimmte Merkmale der Erfindung dargestellt und beschrieben
sind, werden Fachleuten zahlreiche Abwandlungen und Änderungen
einfallen. Es muss daher erkannt werden, dass beabsichtigt ist,
dass die beigefügten
Ansprüche
alle derartigen Abwandlungen und Änderungen einschließen, die
unter den wahren Geist der Erfindung fallen.
-
- 10
- System
- 12
- Patient
- 14
- Bildgebungskatheter
- 16
- Bildgebungskatheterabschnitt
- 18
- Bildgebungskatheterabschnitt
- 20
- Ultraschallbildgebungssystem
- 22
- Anzeigebereich
- 24
- Benutzerschnittstellenbereich
- 26
- Bildgebungskatheterspitze
- 28
- Bildgebungskatheterschaft
- 30
- Bildgebungskatheterhandgriff
- 32
- Gehäuse
- 34
- Motor
- 36
- Motorhalterung
- 38
- Transducer
- 40
- Transducerhalterung
- 42
- Linse
- 44
- Achse
- 46
- Flexibles
Verbindungskabel
- 48
- Wärmeabhängiger Widerstand
- 50
- Füllröhre
- 52
- Einfüllöffnung
- 54
- Auslass
- 56
- Auslassrohr
- 58
- Drehbeschränkung
- 60
- Punkt
- 62
- Bildgebungskatheteranordnung
- 64
- Fluidbehälter
- 66
- Auslöseeinrichtung
- 68
- Vorspannelement
- 70
- Kolben
- 72
- Verpackung
- 74
- Spitzenhalterung
- 76
- Kasten
- 78
- Verfahren
zum Herstellen und Testen eines Bildgebungskatheters
- 80
- Endmontage
der Bildgebungskatheterspitze
- 82
- Durchführen von
Rotationstests mit dem Motor und dem Transducer
- 84
- Injizieren
von Testfluid in die Bildgebungskatheterspitze
- 86
- Durchführen von
akustischen und bildgebenden Funktionstests
- 88
- Entfernen
von Testfluid aus dem Bildgebungskatheter
- 90
- Sterilisieren
des trockenen Bildgebungskatheters und endgültiges Verpacken