DE102015223201A1 - Method and device for determining the depth of ablation - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Berechnen der Ablationstiefe beim Abladieren biologischen Gewebes (12) mit einer elektromagnetischen Welle (14), wobei die Ablationstiefe l aus der Energiedichte x der elektromagnetischen Welle (14) im Gewebe (12) ermittelt wird.A method of calculating the depth of ablation when ablating biological tissue (12) with an electromagnetic wave (14), wherein the ablation depth l is determined from the energy density x of the electromagnetic wave (14) in the tissue (12).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen und/oder Berechnen der Ablationstiefe beim Abladieren biologischen Gewebes mit einer elektromagnetischen Welle.The invention relates to a method and a device for adjusting and / or calculating the ablation depth when ablating biological tissue with an electromagnetic wave.
Die Ablation biologischen Gewebes erfolgt typischerweise mit Laserlicht, insbesondere mit einem Ablationskatheter, der das Laserlicht in den Ablationsbereich transportiert. 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.The ablation of biological tissue is typically performed with laser light, in particular with an ablation catheter, which transports the laser light into the ablation region. One application is the ablation of the heart muscle to prevent erroneous impulse transmission during cardiac stimulation. Using an optical fiber, the laser light is transported along the ablation catheter into the ablation area. In the ablation area, d. H. Where the ablation of the tissue is to take place, the laser light is coupled out of the catheter into the tissue surrounding the catheter or contacted by the catheter through an outcoupling region.
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.The power introduced by the laser into the tissue to be ablated is selected in such a way that the tissue is heated in the region of the faulty impulse propagation, thereby disturbing or suppressing impulse conduction. In ablation of biological tissue, the choice of laser power and accurate ablation are of particular importance. Healthy tissue should not be affected.
Grundsätzlich besteht bei der Ablation biologischen Gewebes mit einem Ablationskatheter eine Schwierigkeit darin, die Ablationstiefe, d. h. diejenige Gewebetiefe, bis zu der das Gewebe abladiert wird, zu erfassen oder einzustellen.Basically, the ablation of biological tissue with an ablation catheter is a difficulty in maintaining the ablation depth, i. H. to detect or adjust the tissue depth to which the tissue is ablated.
Die erfindungsgemäßen Verfahren werden definiert durch jeden der unabhängigen Ansprüche 1 und 6. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird definiert durch Anspruch 8.The methods according to the invention are defined by each of the
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Berechnen der Ablationstiefe beim Abladieren biologischen Gewebes mit einer elektromagnetischen Welle, z. B. Laserlicht, wird die Ablationstiefe aus der Energiedichte x der elektromagnetischen Welle im Gewebe ermittelt. Die Energiedichte x, d. h. die eingetragene Energie pro Fläche, ist bekannt. Anhand eines mathematischen Modells kann somit auf einfache Weise bereits während der Ablation auf die abladierte Tiefe im Gewebe geschlossen werden. Sobald eine vorgegebene oder maximal gewünschte Tiefe erreicht ist, kann die Ablation beendet werden. Eine unnötige Ablation über eine erforderliche Gewebetiefe hinaus ist dadurch verhindert.In the method according to the invention for calculating the ablation depth when ablating biological tissue with an electromagnetic wave, e.g. As laser light, the ablation depth of the energy density x of the electromagnetic wave is determined in the tissue. The energy density x, d. H. The registered energy per area is known. By means of a mathematical model, it is therefore possible in a simple manner to deduce the ablated depth in the tissue already during ablation. Once a predetermined or maximum desired depth is reached, the ablation can be stopped. An unnecessary ablation beyond a required tissue depth is thereby prevented.
Die Ablationstiefe kann unter Berücksichtigung der insgesamt in das Gewebe eingetragenen Strahlungsenergie E ermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Ablationstiefe unter Berücksichtigung der Leistung P der die elektromagnetische Welle generierenden Strahlungsquelle und der Dauer t der Ablation ermittelt werden.The ablation depth can be determined taking into account the total radiant energy E registered in the tissue. Alternatively or additionally, the ablation depth can be determined taking into account the power P of the radiation source generating the electromagnetic wave and the duration t of the ablation.
In entsprechender Weise kann unter Berücksichtigung der obigen Parameter und/oder mathematischen Beziehungen auch die zu erreichende Ablationstiefe l eingestellt werden. Unter Berücksichtigung der maximal für das Gewebe zulässigen Energiedichte x und der Leistung P der die elektromagnetische Welle generierenden Strahlungsquelle kann dann die Dauer t der Ablation berechnet werden.In a corresponding manner, taking into account the above parameters and / or mathematical relationships, the ablation depth l to be achieved can also be set. Taking into account the maximum permissible energy density x for the tissue and the power P of the radiation source generating the electromagnetic wave, the duration t of the ablation can then be calculated.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abladieren biologischen Gewebes mit einer elektromagnetischen Welle weist eine die elektromagnetische Welle erzeugende Strahlungsquelle und eine Steuervorrichtung auf. Bei der Strahlungsquelle kann es sich beispielsweise um eine Laserlichtquelle handeln. Die Ablationsvorrichtung kann einen Ablationskatheter mit einer optischen Faser aufweisen, in die das Laserlicht eingekoppelt wird, um in den Ablationsbereich transportiert und dort ausgekoppelt zu werden. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, die Ablationstiefe l aus der Energiedichte x der elektromagnetischen Welle im Gewebe zu ermitteln und anzuzeigen. Hierzu kann insbesondere eine entsprechende Anzeigevorrichtung, beispielsweise in Form eines Displays, vorgesehen sein.The biological tissue ablating device according to the present invention having an electromagnetic wave has a radiation source generating the electromagnetic wave and a control device. The radiation source may be, for example, a laser light source. The ablation device may comprise an ablation catheter with an optical fiber into which the laser light is coupled in order to be transported into the ablation region and decoupled there. The control device is designed to determine and display the ablation depth l from the energy density x of the electromagnetic wave in the tissue. For this purpose, in particular a corresponding display device, for example in the form of a display, can be provided.
Die Steuervorrichtung kann einen Speicher aufweisen, indem eine mathematische Formel zur Berechnung der Ablationstiefe l aus Betriebsparametern der Strahlungsquelle hinterlegt ist. Die Formel kann die in das Gewebe eingetragene Energiedichte x enthalten.The control device can have a memory in that a mathematical formula for calculating the ablation depth l from operating parameters of the radiation source is stored. The formula may include the energy density x registered in the tissue.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein schnelles und einfaches Berechnen der Ablationstiefe, d. h. der Tiefe, bis zu der das Gewebe abladiert und die Impulsfortleitung ausreichend unterbunden wird, möglich. Die Ablationstiefe kann bereits während der Ablation ermittelt und kontinuierlich überwacht werden, ohne dass Messungen im Ablationsbereich oder im Gewebe erforderlich sind.With the aid of the device according to the invention, rapid and simple calculation of the ablation depth, i. H. the depth to which the tissue ablates and the pulse propagation is sufficiently prevented possible. Ablation depth can be determined during ablation and continuously monitored without the need for ablation or tissue measurements.
Ergänzend kann die Vorrichtung auch dazu ausgebildet sein, die Ablationstiefe einzustellen. Hierzu kann eine Einstelleinrichtung zum Einstellen der Ablationstiefe vorgesehen sein, wobei die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, die Dauer t der Ablation wie oben beschrieben zu berechnen. Die Vorrichtung ermöglicht also ein Einstellen der gewünschten Ablationstiefe. Die Steuervorrichtung gleicht die Parameter (Leistung der Strahlungsquelle, in das Gewebe eingetragene Energie, Dauer der Ablation usw.) an die gewünschte Tiefe t an.In addition, the device can also be designed to set the ablation depth. For this purpose, an adjusting device for setting the ablation depth can be provided, wherein the control device is designed to calculate the duration t of the ablation as described above. The device thus makes it possible to set the desired ablation depth. The controller adjusts the parameters (power of the radiation source, energy entered into the tissue, duration of the ablation, etc.) to the desired depth t.
Vorzugsweise wird bei Erreichen der eingestellten Ablationstiefe die Ablation automatisch beendet und/oder ein Alarmsignal ausgegeben. Das Alarmsignal kann beispielsweise visuell auf der Anzeigevorrichtung ausgegeben werden. Alternativ oder ergänzend kann das Warnsignal auch akustisch ausgegeben werden.Preferably, upon reaching the set ablation depth, the ablation is automatically terminated and / or an alarm signal is output. For example, the alarm signal may be visually output on the display device. Alternatively or additionally, the warning signal can also be issued acoustically.
Bei der zuvor erwähnten mathematischen Formel kann es sich um die Formel
Im Folgenden wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:In the following an embodiment will be explained in more detail with reference to FIGS. Show it:
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
Eine Steuervorrichtung
Zum einen kann die Ablationstiefe l über die Formel l = c1·lnx – c2, wobei l die Ablationstiefe, x die Energiedichte der elektromagnetischen Welle im Gewebe
On the one hand, the ablation depth l can be calculated using the formula l = c 1 · lnx - c 2 , where l is the ablation depth, x is the energy density of the electromagnetic wave in the
Zum anderen ist es möglich, mit Hilfe einer Einstellvorrichtung
Die zugrunde liegenden, erfindungsgemäßen Zusammenhänge zwischen der Ablationstiefe l und der Ablationsdauer t sind in
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