DE102015216891A1

DE102015216891A1 - Ablationskatheter mit Sensorik zur Erfassung des Ablationserfolges

Info

Publication number: DE102015216891A1
Application number: DE102015216891.3A
Authority: DE
Inventors: Dr. Markus Kai Ulf
Original assignee: Vimecon GmbH
Current assignee: Vimecon GmbH
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2017-03-09
Also published as: US20180243031A1; EP3344177A1; WO2017037056A1; CN108348293A

Abstract

Ablationskatheter (12) zur Ablation biologischen Gewebes, mit mindestens einer optischen Faser (14) zum Transport von Laserlicht entlang des Ablationskatheters (12) und mindestens einem Auskoppelbereich (18) zum Auskoppeln des von der optischen Faser (14) transportierten Laserlichts aus dem Katheter, wobei eine Sensorik dazu ausgebildet ist, Parameter, aus denen der Ablationserfolg ermittelt werden kann, kontinuierlich zu erfassen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ablationskatheter zum Abladieren biologischen Gewebes. Die Ablation biologischen Gewebes erfolgt typischerweise mit Laserlicht. Eine Anwendung ist die Ablation des Herzmuskels, um eine fehlerhafte Impulsfortleitung bei der Erregung des Herzmuskels zu unterbinden. Mit Hilfe einer optischen Faser wird das Laserlicht entlang des Ablationskatheters in den Ablationsbereich transportiert. Im Ablationsbereich, d. h. dort, wo die Ablation des Gewebes erfolgen soll, wird das Laserlicht durch einen Auskoppelbereich aus dem Katheter in das den Katheter umgebende oder von dem Katheter kontaktierte Gewebe ausgekoppelt.
Die von dem Laser in das zu abladierende Gewebe eingebrachte Leistung wird so gewählt, dass das Gewebe im Bereich der fehlerhaften Impulsfortleitung erhitzt wird und dadurch die Impulsfortleitung gestört oder unterbunden wird.
Bei der Ablation biologischen Gewebes sind die Wahl der Laserleistung und die zielgenaue Ablation von besonderer Bedeutung. Gesundes Gewebe soll nicht beeinträchtigt werden.
Grundsätzlich besteht bei der Ablation biologischen Gewebes mit einem Ablationskatheter eine Schwierigkeit darin, den Ablationserfolg bereits während der Ablation erfassen zu können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ablationskatheter zu schaffen, mit dem der Ablationserfolg erfasst werden kann.
Der erfindungsgemäße Ablationskatheter ist definiert durch die Merkmale von Patentanspruch 1. Demnach ist der Ablationskatheter mit einer Sensorik versehen, die dazu ausgebildet ist, Parameter, aus denen der Ablationserfolg ermittelt werden kann, kontinuierlich zu erfassen. Bei den Parametern kann es sich beispielsweise um die Farbe des abladierten Gewebes, um die Wärme im Ablationsbereich des Katheters oder um die Dehnung des Katheters handeln. Anhand der Farbe des abladierten Gewebes kann auf den Erhitzungsgrad beziehungsweise die Temperatur des abladierten Gewebes geschlossen werden. Biologisches Gewebe ändert die Farbe bei entsprechender Erhitzung von Rot über Grau zu Schwarz. Von der Wärme im Ablationsbereich des Katheters kann auf die Temperatur des von dem Katheter kontaktierten Gewebes im Ablationsbereich geschlossen werden. Von der Dehnung des Katheters kann schließlich auf die Temperatur des Katheters und somit auch auf die Temperatur des von dem Katheter kontaktierten Gewebes geschlossen werden.
Grundsätzlich sind zwei Prinzipien für die erfindungsgemäße Sensorik denkbar:
Zum einen kann mindestens ein Einkoppelbereich zum Einkoppeln einer elektromagnetischen Welle in den Katheter ausgebildet sein, so dass die Welle durch den Katheter hindurch in proximaler Richtung zu einer außerhalb des Katheters angeordneten Auswerteeinheit übertragen wird. Dabei kann die eingekoppelte Welle durch die optische Faser des Katheters oder durch einen parallel zu der optischen Faser durch den Katheter hindurch verlaufenden Wellenleiter, bei dem es sich bspw. um einen Lichtwellenleiter oder um einen Wellenleiter zur Übertragung einer anderen Form einer elektromagnetischen Welle handeln kann, übertragen werden. Insbesondere kann es sich bei dem Wellenleiter um eine elektrische Verbindungsleitung zur Übertragung eines elektrischen Signals handeln. Der Einkoppelbereich kann Teil des Auskoppelbereichs sein. In diesem Fall wird die elektromagnetische Welle zumindest durch einen Teil des Auskoppelbereichs z. B. in die optische Faser des Katheters eingekopppelt. Alternativ oder ergänzend kann benachbart zu dem Auskoppelbereich mindestens ein Einkoppelbereich vorgesehen sein.
Zum anderen ist denkbar, dass an oder benachbart zu dem Auskoppelbereich mindestens ein Sensor vorgesehen ist, der durch eine durch den Katheter hindurch verlaufende Verbindungsleitung mit einer außerhalb des Katheters angeordneten Auswerteeinheit verbunden ist. Diese Verbindung kann eine elektrische Verbindung sein, um ein von dem Sensor erzeugtes elektrisches Signal an die Auswerteeinheit zu übertragen. Bei dieser Variante kann es sich bei dem Sensor um einen Fotosensor oder um einen Wärmesensor handeln.
Bei der Variante mit dem Einkoppelbereich kann beispielsweise Licht in den Katheter eingekoppelt und in proximaler Richtung zu der Auswerteeinheit übertragen werden. Die Auswerteeinheit ist dann dazu ausgebildet, die Wellenlänge des eingekoppelten Lichts als Hinweis auf den Ablationserfolg anhand der Farbe des abladierten Gewebes zu erkennen. Alternativ oder ergänzend kann in den Einkopppelbereich eingekoppelte Wärmestrahlung in proximaler Richtung durch den Katheter hindurch zu der Auswerteeinheit übertragen werden, wobei die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, Wärmebeziehungsweise Infrarotstrahlung als Hinweis auf die Wärme im Ablationsbereich zu erfassen und auszuwerten.
Die Farbe des abladierten Gewebes kann auch mit einem Fotosensor als Teil der Sensorik erfasst werden. Mit Hilfe eines Fotosensors kann auch die Wärme (Infrarotstrahlung) im Ablationsbereich des Katheters erfasst werden. Die Dehnung des Katheters kann elektrisch erfasst werden, indem zunächst eine stehende elektromagnetische Welle in dem Katheter ausgebildet wird und die Phasenverschiebung der stehenden elektromagnetischen Welle gemesssen wird, um anhand der Phasenverschiebung die Dehnung des Katheters zu ermitteln. Der Zusammenhang zwischen Kathetertemperatur und Katheterdehnung ist bekannt und typischerweise linear. Die Wärme im Ablationsbereich des Katheters kann auch allgemein mit einem Wärmesensor erfasst werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Sensorik zu einer ortsaufgelösten Erfassung der Parameter ausgebildet. Die ortsaufgelöste Erfassung kann beispielsweise anhand der Phasenverschiebung der im Katheter ausgebildeten elektromagnetischen Welle ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend ist die Verwendung eines temperaturabhängig lichtdurchlässigen Materials im Falle des Fotosensors denkbar.
Ein grundsätzlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Erfassung der Parameter durch die Sensorik kontinuierlich erfolgt, um den Ablationserfolg kontinuierlich während der Ablation zu erfassen und überwachen zu können. Die Auswerteeinheit ist außerhalb des Katheters angeordnet. Bei der Variante mit Einkoppelbereich und Wellenleiter sind zudem auch noch die Sensoren außerhalb des Katheters angeordnet und Sensoren im Katheter sind dann nicht erforderlich.
Im Folgenden werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch einen distalen Endabschnitt des Ablationskatheters des ersten Ausführungsbeispiels und
2 den Längsschnitt gemäß 1 des zweiten Ausführungsbeispiels.
Der Ablationskatheter 12 weist in bekannter Weise eine optische Lichtleitfaser 14 im Inneren des Katheters 12 auf. Die Lichtleitfaser 14 ist zum Transport von Laserlicht der erforderlichen Wellenlänge und Leistung ausgebildet. Die Lichtleitfaser 14 ist von mindestens einem Kathetermantel 16 umgeben. Im distalen Endbereich ist der Ablationskatheter 12 in ebenfalls bekannter Weise mit einem Auskoppelbereich 18 versehen, durch den das von der optischen Faser 14 transportierte Laserlicht aus dem Katheter 12 ausgekoppelt wird. Die Auskopplung des Laserlichts im Auskoppelbereich 18 erfolgt typischerweise gerichtet nur im Bereich eines Teilumfangs des Kathetermantels, um eine zielgenaue Ablation zu ermöglichen.
Bei der Variante gemäß 1 sind distal und proximal des Auskoppelbereichs 18 Sensoren 20, 22 vorgesehen. Die Sensoren 20, 22 sind jeweils in das Material des Kathetermantels 16 eingebettet. Bei den Sensoren 20, 22 kann es sich um Fotosensoren, Wärmesensoren und/oder elektromagnetische Sensoren zur Erfassung der Phase der in dem Katheter 12 ausgebildeten elektromagnetischen Welle handeln. Die Sensoren 20, 22 sind jeweils über eine elektrische Verbindungsleitung 27, 28 mit einer außerhalb des Katheters angeordneten Auswerteeinheit verbunden, die die von den Sensoren 20, 22 erzeugten elektrischen Signale erkennt und auswertet. Die elektrischen Verbindungsleitungen 27, 28 sind in das Material des Kathetermantels 16 eingebettet und verlaufen parallel zu der optischen Faser 14.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist distal und proximal des Auskoppelbereichs 18 jeweils ein Einkoppelbereich 24, 26 benachbart zu dem Auskoppelbereich vorgesehen. Durch die Einkoppelbereiche 24, 26 wird eine elektromagnetische Welle, zum Beispiel eine Lichtwelle oder Wärmestrahlung, in den Katheter 12 eingekoppelt und in proximaler Richtung entlang des Katheters 12 zu einer in den Figuren nicht dargestellten und außerhalb des Katheters 12 angeordneten Auswerteeinheit übertragen. Die Auswerteeinheit ist dabei mit geeigneten Sensoren versehen, die die eingekoppelte Welle erfassen und ein elektrisches oder elektronisches Signal erzeugen. Bei der Variante gemäß 2 sind die Einkoppelbereiche 24, 26 derart mit der optischen Faser 14 verbunden, dass eine Welle von außerhalb des Katheters 12 aus dem Ablationsbereich in die optische Faser 14 eingekoppelt wird, um durch die Faser 14 hindurch in proximaler Richtung zu der Auswerteeinheit übertragen zu werden.
Alternativ ist eine in den Figuren nicht dargestellte Variante denkbar, bei der die Einkoppelbereiche 24, 26 mit einem separaten, parallel zu der optischen Faser 14 verlaufenden Wellenleiter innerhalb des Katheters 12 verbunden sind, um die eingekoppelte Welle durch den Wellenleiter hindurch zu der außerhalb des Katheters angeordneten Auswerteeinheit zu transportieren.
Bei der eingekoppelten Welle kann es sich um Licht, Wärmestrahlung oder um eine andere Form einer elektromagnetischen Welle handeln.
Weiterhin ist alternativ oder ergänzend denkbar, dass die elektromagnetische Welle durch zumindest einen Teil des Auskoppelbereichs 18 in die optische Faser 14 und/oder einen parallel zu der optischen Faser verlaufenden Wellenleiter eingekoppelt wird. Bei dieser Variante ist also mindestens ein Teil des Auskoppelbereichs 18 ein Einkoppelbereich.
Mit der Erfindung ist es insbesondere erstmals möglich, Parameter zu erfassen, die eine Auskunft über den Ablationserfolg bereits während der Ablation ermöglichen.

Claims

Ablationskatheter (12) zur Ablation biologischen Gewebes, mit mindestens einer optischen Faser (14) zum Transport von Laserlicht entlang des Ablationskatheters (12) und mindestens einem Auskoppelbereich (18) zum Auskoppeln des von der optischen Faser (14) transportierten Laserlichts aus dem Katheter, gekennzeichnet durch eine Sensorik, die dazu ausgebildet ist, Parameter, aus denen der Ablationserfolg ermittelt werden kann, kontinuierlich zu erfassen.
Ablationskatheter (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektromagnetische Welle durch den Auskoppelbereich (18) oder durch mindestens einen benachbart zu dem Auskoppelbereich (18) angeordneten Einkoppelbereich (24, 26) in die optische Faser (14) einkoppelbar ist und die optische Faser (14) mit Sensoren zur Detektion der eingekoppelten Welle außerhalb des Katheters verbunden ist.
Ablationskatheter (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik mindestens einen benachbart zu dem Auskoppelbereich (18) angeordneten Einkoppelbereich (24, 26) zum Einkoppeln einer oder der elektromagnetischen Welle in den Katheter aufweist.
Ablationskatheter (12) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einkoppelbereich (24, 26) mit einem parallel zu der optischen Faser (14) durch den Katheter in durch verlaufenden Wellenleiter verbunden ist, der außerhalb des Katheters mit Sensoren zur Erfassung der in den Wellenleiter eingekoppelten Welle verbunden ist.
Ablationskatheter (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik mindestens einen benachbart zu dem Auskoppelbereich (18) angeordneten Sensor aufweist, der über eine durch den Katheter (12) hindurch verlaufende Verbindungsleitung (27, 28) mit einer außerhalb des Katheters (12) angeordneten Auswerteeinheit verbunden ist.
Ablationskatheter (12) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik mindestens einen Fotosensor (20, 22) zur Erfassung der Farbe abladierten Gewebes aufweist.
Ablationskatheter (12) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik mindestens einen Wärmesensor (20, 22) zur Erfassung der Wärme im Ablationsbereich aufweist.
Ablationskatheter (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik zur Erfassung der Dehnung des Katheters ausgebildet ist, um aus der Dehnung die Wärme des Katheters zu ermitteln.
Ablationskatheter (12) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik dazu ausgebildet ist, die Dehnung anhand der Phasenverschiebung einer im Ablationskatheter (12) ausgebildeten stehenden elektromagnetischen Welle zu erfassen.
Ablationskatheter (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik zu einer ortsaufgelösten Erfassung der Parameter ausgebildet ist.
Ablationskatheter (12) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsaufgelöste Erfassung der Parameter anhand der Phasenverschiebung einer elektromagnetischen Welle erfolgt.
Ablationskatheter (12) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablationskatheter (12) ein temperaturabhängig lichtdurchlässiges Material aufweist.