DE102018100199A1

DE102018100199A1 - Herzkatheter

Info

Publication number: DE102018100199A1
Application number: DE102018100199.1A
Authority: DE
Inventors: Viktor Markstein
Original assignee: Vm Holding GmbH
Current assignee: Vm Holding GmbH
Priority date: 2018-01-05
Filing date: 2018-01-05
Publication date: 2019-07-11
Also published as: WO2019134995A1; US20200338341A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Herzkatheter mit Elektroden, aufweisend eine Anzahl N elastischer einzelner Träger T_n (101) mit n = 1, 2, ..., N und N ∈ {2, 3, ..., 10}, die jeweils mit einem distalen Endbereich des Herzkatheters verbunden sind, wobei die Träger T_n (101) jeweils eine Längsachse LA_n aufweisen, eine Anzahl M_n von Elektroden E_n,m (102) je Träger T_n (101), mit m = 1, 2, ..., M_n und M_n ≥ 5, wobei die Elektroden E_n,m (102) in Zeilen R_k,m,n auf einer Außenseite des jeweiligen Trägers T_n (101) angeordnet sind, mit k = 1, 2, ... K und K ≥ 3, die Zeilen R_k,m,n senkrecht zur Längsachse LA_n verlaufen, und einen Mechanismus, mittels dem die Träger T_n (101) nach einer Insertion des distalen Endbereichs des Herzkatheters in einen Teilraum eines Herzens reversibel von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand bringbar sind, wobei der Mechanismus die Träger T_n (101) in dem ersten Zustand derart aufspannt, dass die Elektroden E_n,m (102) jeweils an einer Innenfläche des Teilraums anliegen, und der Mechanismus die Träger T_n (101) im zweiten Zustand derart schließt, dass der Katheter mit den Trägern T_n (101) aus dem Teilraum entfernbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Herzkatheter mit am distalen Ende des Harzkatheters angeordneten Elektroden. Der vorgeschlagene Herzkatheter eignet sich insbesondere zur Untersuchung und zur Behandlung von Vorhofflimmern (atriale Fibrillation) und ventrikulären Herzrythmusstörungen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Herzkatheter bereitzustellen, mit dem insbesondere elektrophysikalische / elektrophysiologische Vorgänge im Gewebe des Herzmuskels, die bspw. während eines Vorhofflimmerns auftreten, präziser erfasst werden können.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Herzkatheter mit Elektroden, aufweisend eine Anzahl N elastischer einzelner Träger T_n mit n = 1, 2, ..., N und N ∈ {2, 3, ..., 10}, die jeweils mit einem distalen Endbereich des Herzkatheters verbunden sind, wobei die Träger T_n jeweils eine Längsachse LA_n (entlang ihrer jeweiligen längsten Erstreckung) aufweisen, eine Anzahl M_n von Elektroden E_n,m je Träger T_n, mit m = 1, 2, ..., M_n und M_n ≥ 5, wobei die Elektroden E_n,m in Zeilen R_k,m,n auf einer Außenseite des jeweiligen Trägers T_n angeordnet sind, mit k = 1, 2, ... K und K ≥ 3, die Zeilen R_k,m,n senkrecht zur Längsachse LA_n verlaufen, und weiterhin aufweisen einen Mechanismus, mittels dem die Träger T_n nach einer Insertion des distalen Endbereichs des Herzkatheters in einen Teilraum eines Herzens reversibel von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand bringbar sind, wobei der Mechanismus die Träger T_n in dem ersten Zustand derart aufspannt, dass die Elektroden E_n,m jeweils an einer Innenfläche des Teilraums anliegen, und der Mechanismus die Träger T_n im zweiten Zustand derart schließt, dass der Katheter mit den Trägern T_n aus dem Teilraum entfernbar ist.
Der Begriff „Träger“ T_n wird vorliegend breit verstanden. Ein Träger T_n dient vorliegend als physikalische Halterung der Elektroden E_n,m. Wesentlich ist, dass die Träger T_n derart ausgeführt sind, dass darauf die Elektroden E_n,m in orthogonal zur jeweiligen Längsachse LA_n der einzelnen Träger T_n ausgerichteten, mehreren Zeilen R_k,m,n angeordnet sind. Weiterhin wesentlich ist, dass der Herzkatheter zumindest zwei oder mehr separate Träger T_n aufweist, wobei jeder der Träger T_n eine eigene Verbindung zum distalen Endbereich des Herzkatheters aufweist. Die Träger T_n sind elastisch ausgeführt, sodass sie einerseits reversibel in den ersten und den zweiten Zustand bringbar sind, und andererseits im ersten Zustand durch ihre Elastizität Bewegungen der Innenfläche des Teilraums (beim schlagenden Herzen) mit ausführen, wobei optimalerweise die Elektroden E_n,m jeweils an einer jeweiligen Position an der Innenfläche verbleiben. Dadurch kann erreicht werden, dass mittels der Elektroden E_n,m elektrische Potenziale von der jeweils zugeordneten Stelle der Innenfläche des Teilraums messbar sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des vorgeschlagenen Herzkatheters sind die Träger T_n lösbar fest mit dem distalen Endbereich des Herzkatheters verbunden. Dies ermöglicht ein Abmontieren der einzelnen Träger T_n, beispielsweise um die Träger nach einem Eingriff zu sterilisieren und/oder die Träger T_n mit einer anderen Anzahl von Elektroden E_n,m un/oder einer anderen Formgebung an den Herzkatheter zu montieren.
Eine vorteilhafte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Herzkatheters, zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest einer der Träger T_n entlang einer Längsachse des Herzkatheters an einer anderen Längsposition als die restlichen Träger T_n mit dem Herzkatheter verbunden ist. Dies ermöglicht ein Anlegen der Träger T_n an die Innenfläche des Hohlraums an unterschiedlichen Bereichen längs des Herzkatheters.
Vorteilhaft weisen die Träger T_n an dem Katheter jeweils einen identischen Abstand zum distalen Ende des Katheters am Katheter auf. Vorteilhaft sind die Träger T_n an dem Katheter gleichmäßig verteilt entlang einer Umfangslinie des Katheters angeordnet. Vorteilhaft weist ein die Verbindungen der Träger T_n mit dem Katheter distal überragendes Endstück des Katheters eine Ablationsvorrichtung und/oder eine Injektionsvorrichtung und/oder eine Vorrichtung zur Probenentnahme auf. Dieser Ausführungsform ist es möglich, mittels der Träger T_n entsprechende elektrische Signale zu ermitteln, und auf Basis der Signale zu behandelnde Stellen an der Innenfläche des Hohlraums zu identifizieren. Weiterhin ist es möglich, mittels der distal endständig am Katheter angeordneten genannten Vorrichtungen, gezielte Behandlungen im Hohlraum des Herzens an den Innenflächenbereichen vorzunehmen.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Herzkatheters zeichnet sich dadurch aus, dass die Träger T_n jeweils zumindest drei Marker eines Positionserfassungssystems aufweisen. Dies ermöglicht eine Erfassung der 3D-Positionen der mindestens drei Marker. Auf Basis dieser ermittelten Markerpositionen können die Positionen der Elektroden E_n,m geschätzt werden. Die (3D-) Positionsschätzung der Elektroden E_n,m verbessert sich, je mehr Marker vorhanden sind. Vorteilhaft weist ein Träger T_n eine Anzahl von 3 bis 20 Markern, insbesondere 5 bis 15 Marker auf.
Je nach eingesetztem Positionserfassungssystem (bspw. 3D-Ultraschall, Computertomographie (CT), Fluoroskopie, Magnetresonanztomographie (MRT), DEMRI (delayed enhanced MRI (engl. Magnetic Resonance Imaging), etc.) werden die Marker derart ausgeführt, dass sie vom jeweiligen Positionserfassungssystem präzise erkennbar sind und ihre jeweilige Position präzise ermittelbar ist. Die Marker sind beispielsweise Gasblasen oder Elemente aus Metall/Metalllegierungen oder Elemente mit verschiedenen geformten Segmenten oder Elemente mit verschiedenen Segmenten aus verschiedenen Materialien. Vorteilhaft ist, dass die Größe der Marker dahingehend optimiert wird, dass sie einerseits so klein wie möglich (was eine höhere Positionsgenauigkeit ermöglicht) aber andererseits so groß sind, dass eine eindeutige Erkennbarkeit der Marker durch das Positionserfassungssystem gewährleistet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Herzkatheters weisen die Träger T_n jeweils eine flächige Gestalt auf und bestehen aus einem elastischen polymer-basierten Material. Insbesondere aus einem silikonbasierten Material. Vorteilhaft weisen die Träger T_n jeweils eine flächige elastische Membran MEM auf, die mit einer netzartigen Tragstruktur verbunden ist. Vorteilhaft ist die elastische Membran MEM flächig zwischen der netzartigen Tragstruktur angeordnet. Die Tragstruktur dient bevorzugt einer variabel einstellbaren Formgebung der Membran MEM. Vorteilhaft sind die Elektroden E_n,m auf der Außenseite der Membran MEM angeordnet. Die Tragstruktur ist in einer Weiterbildung fingerartig ausgebildet, d.h. sie weist im Wesentlichen von einem Punkt ausgehende, nach außen strebende lineare Tragstrukturelemente auf. In einer weiteren vorteilhaften Ausprägung des Herzkatheters weist die Tragstruktur mehrere Längsträger auf, die bevorzugt endständig zentral miteinander verbunden sind, so dass die Längsträger von der zentralen Verbindung radial verlaufen. Vorteilhaft sind die Längsträger an deren jeweiligen gegenüberliegenden Enden mit dem Katheter verbunden. Vorteilhaft lässt sich die zentrale Verbindung mechanisch in Längsrichtung in einem vorgegebenen Bereich des Katheters verschieben, sodass bei einer Reduktion des Abstandes zwischen der zentralen Verbindung und den Verbindungen der gegenüberliegenden Enden der Längsträger mit dem Katheter eine Auswölbung der Längsträger radial vom Katheter weg gerichtet erfolgt. Vorteilhaft besteht die Tragstruktur aus einer Formgedächtnislegierung. Vorteilhaft nimmt die Tragstruktur im ersten Zustand eine Form an, welche eine mit der Tragstruktur verbundene elastische Membran mit den Elektroden E_n,m an die Innenfläche des Teilraums mit einer vorgegebenen Kraft drückt.
Vorteilhaft weisen die Träger T_n eine blattartige, insbesondere eine buchenblattartige oder olivenblattartige Form oder Begrenzung auf, d.h., dass die Träger T_n jeweils von ihrer Wurzel (d.h. dem Bereich des Trägers T_n, der mit dem Katheter verbunden ist) ausgehend, eine große seitliche Erstreckung bezogen auf die jeweilige Längsachse LA_n besitzen, die mit zunehmendem Abstand von der Wurzel entlang der Längsachse LA_n abnimmt.
Vorteilhaft weisen die Träger T_n jeweils eine Tragstruktur auf, die aus einer Formgedächtnislegierung, insbesondere Nitinol besteht. Vorteilhaft ist der Tragstruktur eine erste Formgebung eingeprägt. Vorteilhaft ist diese erste Formgebung dergestalt, dass die jeweiligen Träger T_n im ersten Zustand mit einer vorgegebenen Kraft flächig gegen die Innenfläche des Teilraums gedrückt werden.
Vorteilhaft weist die elastische Membran MEM Öffnungen auf, durch die Blut von einer Seite der Membran MEM zu gegenüberliegenden Seite strömen kann. Dadurch kann gewährleistet werden, dass diejenige Seite der Membran mit darauf angeordneten Elektroden E_n,m möglichst optimal an der Innenfläche des Hohlraums anlegen kann und sich keine lokalen Blutblasen bilden, die ein Anliegen der Elektroden E_n,m behindern.
Zur Kontaktierung der Elektroden E_n,m sind vorteilhaft innerhalb der Träger T_n erste elektrische Leitungen zur jeweils individuellen Kontaktierung der jeweiligen Elektroden E_n,m vorhanden, die aus einem elektrisch leitenden, elastischen polymer-basierten Material ausgeführt sind. Dadurch wird gewährleistet, dass die ersten elektrischen Leitungen Dehnungen und Stauchungen der Träger T_n elastisch folgen. Durch die elastische Ausführung der ersten elektrischen Leitungen werden Leitungsbrüche, wie sie bei Leitungen aus Metall vorkommen, verhindert.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Herzkatheters zeichnet sich dadurch aus, dass die Träger T_n jeweils eine Schnittstelle zur elektrisch leitenden Verbindung der ersten Leitungen mit zweiten elektrischen Leitungen aus einem Metall oder einer Metalllegierung aufweisen. Vorteilhaft verlaufen die zweiten Leitungen von der Schnittstelle zu einem proximalen Ende des Katheters.
Insgesamt weist der Herzkatheter eine Anzahl $\sum_{n = 1}^{N} M_{n}$
von Elektroden E_n,m auf. Je nach meßtechnischer Realisierung werden die von den Elektroden erfassten elektrischen Signale vorteilhaft zunächst über die ersten elastischen Leitungen zu der vorgenannten Schnittstelle geführt. Von der Schnittstelle werden in einer Variante zumindest $\sum_{n = 1}^{N} M_{n}$
einzelne zweite (Signal)Leitungen aus Metall (insbesondere aus Gold, Platin) zum proximalen Ende des Katheters geführt. Die zweiten Leitungen sind vorteilhaft gegeneinander elektrisch isoliert und einzeln elektrisch geschirmt.
In einer anderen Variante werden die von der Schnittstelle kommenden $\sum_{n = 1}^{N} M_{n}$
zweiten Leitungen zu einer elektronischen Einheit geführt, die im distalen Endbereich des Katheters angeordnet ist, und die aus den $\sum_{n = 1}^{N} M_{n}$
analogen Meßsignalen der Elektroden E_n,m durch Digitalisierung und Multiplexen einen digitalen Datenstrom erzeugt, der über eine im Katheter verlaufende Datenleitung zu dem proximalen Ende des Katheters geführt wird.
Am proximalen Ende des Katheters werden die dort bereitgestellten Signale bzw. Daten einer Datenverarbeitungseinrichtung zugeführt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des vorgeschlagenen Herzkatheters weisen die Träger T_n jeweils eine flächige elastische Membran MEM auf, die folgende drei elastische Schichten umfasst: - eine Oberschicht, auf welcher die Elektroden E_n,m angeordnet sind, - eine Unterschicht, und - eine Mittelschicht, in welcher elektrische Leitungen verlaufen.
Vorteilhaft sind zur Beabstandung von Oberschicht und Unterschicht mit einem Abstand A in der Mittelschicht Abstandshalter angeordnet. Weiterhin vorteilhaft ist die Mittelschicht derart ausgeführt, dass zwischen Oberschicht und Unterschicht und den Abstandshaltern ein von einem Fluid durchströmenbares Volumen vorhanden ist. Sowohl die Oberschicht, die Unterschicht als auch die Abstandshalter sind vorteilhaft aus einem elastischen Polymermaterial gefertigt. Vorteilhaft ist ein Umfangsrand der elastischen Membran MEM fluiddicht verschlossen, wobei zur Fluidzufuhr bzw. Fluidabfuhr in die Mittelschicht zumindest ein Fluidkanal zum Einströmen bzw. Ausströmen von Fluid in bzw. aus der Mittelschicht vorhanden ist.
Vorteilhaft ist dieser zumindest eine Fluidkanal mit einer steuerbaren Vorrichtung zum Befüllen und Entleeren der durchströmbaren Volumen der Mittelschicht mit/von Fluid vorhanden.
Die Anzahl M_n der auf einem Träger T_n vorhandenen Elektroden E_n,m beträgt vorteilhaft M_n ≥ 10, M_n ≥ 20, M_n ≥ 30, M_n ≥ 40, M_n ≥ 50, M_n ≥ 60, M_n ≥ 70, M_n ≥ 80, M_n ≥ 90, M_n ≥ 100 oder M_n ≤ 12 oder M_n = 42.
Für die Anzahl N der am distalen Endbereich des Katheters angeordneten Träger T_n gilt vorteilhaft: N = 3 oder N = 5. Für die Anzahl K der auf einem Träger T_n angeordneten Zeilen R_k,m,n von Elektroden E_n,m gilt vorteilhaft: K ∈ {3, 4, ..., 20}.
Der Mechanismus dient dazu, wie angegeben, die Träger T_n nach einer Insertion des distalen Endbereichs des Herzkatheters in einen Teilraum eines Herzens reversibel von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand zu bringen, d.h. die einzelnen Träger T_n im Teilraum des Herzens einerseits derart zu „entfalten“, dass die Elektroden E_n,m auch bei einem schlagenden Herzen möglichst unveränderlich an den jeweiligen Positionen an der Innenfläche des Hohlraums anliegen (erster Zustand), und andererseits die einzelnen Träger T_n derart in deren Volumenbedarf zu reduzieren, dass ein unkompliziertes Ausbringen bzw. Einbringen in den Teilraum des Herzens durch den Katheter möglich ist.
Hierzu ist der Mechanismus vorteilhaft mit einem pneumatischen und/oder hydraulischen und/oder elektrischen und/oder magnetischen Aktor und/oder einer temperierbaren Fluidquelle derart gekoppelt, dass durch eine entsprechende Aktivierung bzw. Deaktivierung des Aktors die Träger T_n reversibel in den ersten und zweiten Zustand bringbar sind.
Besonders vorteilhaft ist der Mechanismus derart ausgeführt und eingerichtet, dass die Träger T_n mit den darauf angeordneten Elektroden E_n,m im ersten Zustand mit einer vorgegebenen Auflagekraft gegen die Innenfläche des Teilraums gedrückt werden. Weiterhin vorteilhaft ist der Mechanismus derart ausgeführt und eingerichtet, dass diese Auflagekraft auch bei einer sich beim schlagenden Herzen zusammenziehenden bzw. erweiternden Innenfläche im Wesentlichen zeitunabhängig konstant bleibt.
Vorteilhaft weist der Mechanismus zumindest ein elastisches Strukturelement oder zumindest ein elastisches Membranelement auf, das mit einem Fluid befüllbar ist. Vorteilhaft erfolgt das Befüllen mit Fluid mit einem steuerbaren variablen Druck. Vorteilhafterweise wird der Fluiddruck abhängig von einer Bewegung (Zusammenziehen/Ausdehnen) der Innenfläche des Hohlraums gesteuert. Die Bewegung des Hohlraums kann beispielsweise mittels Ultraschallmessung ermittelt werden. Weiterhin kann die Bewegung des Hohlraums aus vorhandenen Messdaten prädiziert werden. Der Mechanismus ist insbesondere derart ausgeführt, dass die Träger T_n jeweils flächig mit einer im wesentlichen konstanten Auflagekraft gegen die Innenfläche des Teilraums gedrückt werden. Der Mechanismus erzeugt somit eine Art Gegenkraft zu einer Kontraktion bzw. Entspannungskraft des die Innenfläche des Hohlraums bildenden Herzmuskels. Diese Gegenkraft kann insbesondere genutzt werden, um beispielsweise den vom Herzmuskel auf den jeweiligen Träger T_n übertragenen lokalen Krafteintrag zu erfassen. Hierzu sind die Träger T_n vorteilhaft mit einer Sensorik ausgerüstet, die es ermöglicht einen lokalen Krafteintrag zu erfassen. Entsprechende Sensoren sind im Stand der Technik bekannt, beispielsweise von der Firma Tacterion GmbH.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsvariante des Herzkatheters zeichnet sich dadurch aus, dass gilt: N = 3 und die Winkel zwischen den drei Längsachsen LA_n der Träger T_n jeweils 120° betragen, zumindest sofern sie auf eine Ebene projiziert sind, so dass sich die Längsachsen LA_n in einem Schnittpunkt schneiden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Herzkatheters zeichnet sich dadurch aus, dass die Elektroden E_n,m zumindest zwei unterschiedliche Größen von Kontaktflächen aufweisen. Die Elektroden E_n,m liegen mit ihren Kontaktflächen im ersten Zustand an der Innenfläche des Teilraums des Herzens an.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Herzkatheters zeichnet sich dadurch aus, dass die Elektroden E_n,m zwei unterschiedliche Größen G1 und G2 von Kontaktflächen aufweisen, wobei gilt: G2 ≥ 2 * G1.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Herzkatheters zeichnet sich dadurch aus, dass die Elektroden E_n,m zumindest zwei unterschiedliche Formen von Kontaktflächen aufweisen. Vorteilhaft weisen die Elektroden E_n,m zwei unterschiedliche Formen F1 und F2 von Kontaktflächen auf, wobei gilt: die Form F1 ist kreisförmig und die Form F2 weist eine Längserstreckung auf, die größer als eine dazu senkrechte Erstreckung der Form F2 ist.
Vorteilhaft besteht eine erste Menge der Elektroden E_n,m aus einem ersten Material und eine zweite Menge der Elektroden aus einem dazu unterschiedlichen zweiten Material bestehen. Beispielsweise besteht die erste Menge aus Goldelektroden und die zweite Menge aus Platinelektroden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des vorgeschlagenen Herzkatheters zeichnet sich dadurch aus, dass die Elektroden E_n,m jeder einzelnen Zeile R_k,m,n identische Größen von Kontaktflächen aufweisen, wobei die Größen von Kontaktflächen der Elektroden E_n,m aufeinanderfolgender Zeilen R_k,m,n zwischen zwei Größen der Kontaktflächen alternieren. D.h. die Größen G1 und G2 der Elektroden aufeinanderfolgender Zeilen wechseln sich wie folgt ab: R_k=1,m,n = G1, R_k=2,m,n = G2, R_k=3,m,n = G1,...
Vorteilhaft ist ein Abstand zwischen zwei benachbart angeordneten Elektroden E_n,m einer Zeile R_k,m,n für alle Elektroden E_n,m dieser Zeile R_k,m,n konstant. Vorteilhaft bestehen die Elektroden E_n,m aus einem Metall oder einer Metalllegierung oder aus einem elektrisch leitenden polymer-basierten Material oder aus Carbon.
Die Elektroden E_n,m dienen einerseits zur Abnahme elektrischer Potenziale, andererseits können alle oder einige ausgewählte Elektroden E_n,m auch zur lokalen Applikation von Strom- oder Spannungsstößen dienen. Die Elektroden E_n,m werden hierzu entsprechend angesteuert. Vorteilhaft weist der Katheter im Bereich seines distalen Endes eine oder mehrere Elektroden auf, die zur Abgabe von lokalen elektrischen Stimuli in die Innenfläche des Teilraums ausgeführt sind.
Vorteilhaft weist jeder Träger T_n ein elektrisches Verbindungselement auf, das einerseits über M elektrische Leitungen mit den einzelnen Elektroden E_n,m des Trägers T_n verbunden ist, und der andererseits über eine oder mehrere in dem Katheter verlaufende elektrische Leitungen mit einer Auswerteeinheit verbindbar ist. Vorteilhaft weist das Verbindungselement einen elektrischen Verstärker und/oder Multiplexer und/oder elektrischen Filter auf.
Vorteilhaft weist zumindest einer der Träger T_n einen oder mehrere zusätzliche Sensoren zur Erfassung eines oder mehrerer zusätzlicher physikalischer oder chemischer oder biologischer Parameter auf. Vorteilhaft ist der zusätzliche physikalische oder chemische oder biologische Parameter eine auf den Träger T_n extern, insbesondere von der Innenfläche des Teilraums einwirkende mechanische Kraft und/oder ein mechanisches Moment, eine Temperatur, eine Konzentration eines vorgegebenen Stoffes, ein Lichtsignal, insbesondere ein Fluoreszenzsignal, oder ein davon abhängiger Parameter. Vorteilhaft sind auf zumindest einem der Träger T_n mehrere zusätzliche solcher Sensoren vorhanden. Diese Sensoren sind vorteilhaft derart angeordnet, dass eine flächige Verteilung des/der jeweiligen Parameter erfasst werden kann. Die von diesen Sensoren erfassten Meßsignale werden im jeweiligen Träger T_n vorteilhaft mittels elastischer elektrischer Leitungen zu einer vorteilhaft an der Wurzel des jeweiligen Trägers T_n angeordneten Schnittstelle geführt. Von dort wird zumindest eine elektrische Leitung (vorteilhaft eine metallische elektrische Leitung) zum proximalen Ende des Katheters geführt und stellt dort Sensorsignale der Sensoren für eine Auswerteeinheit bereit.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnungen - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 eine schematisierte Darstellung einer Ansicht auf ein distales Ende eines erfindungsgemäßen Katheters mit einer Anzahl N = 3 Träger T_n, mit n = 1, 2, 3, aus einer Position entlang des Katheters auf das distale Ende des Katheters zu. Der Katheter selbst würde sich vorliegend in Richtung seines proximalen Endes senkrecht aus der Blattebene erstrecken.
2 eine schematisierte Seitenansicht des distalen Endteils des Katheters, mit Trägern, die sich im zweiten Zustand befinden.
3 eine schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung von Elektroden E_n,m auf einer Oberfläche eines Trägers T_n.

1 zeigt eine schematisierte Darstellung einer Ansicht auf ein distales Ende eines erfindungsgemäßen Katheters mit einer Anzahl N = 3 Träger T_n, mit n = 1, 2, 3, aus einer Ansichtsposition entlang des Katheters auf das distale Ende des Katheters zu. Der Katheter selbst würde sich in Richtung seines proximalen Endes senkrecht somit vorliegend aus der Blattebene erstrecken. Der Katheter wird vorliegend in einem ersten Zustand gezeigt, so wie er sich einstellen würde, wenn sich die Träger T_n am distalen Ende des Katheters frei (elastischer Neutralzustand), d.h. ungestört durch äußere Krafteinwirkungen bspw. durch Kontakte mit der Innenfläche des Teilraums des Herzens, entfalten.
Der dargestellte Herzkatheter weist eine Anzahl N =3 elastische einzelne Träger T_n 101 mit n = 1, 2, 3 auf, die jeweils mit einem distalen Endbereich des Herzkatheters verbunden sind. Der Katheter selbst wird durch den schwarzen Punkt in der Mitte der Träger T_n repräsentiert.
Die Längsachsen LA_n der Träger T_n 101 schließen jeweils einen Winkel zueinander von 120° ein. Die drei Träger T_n 101 bestehen vorliegend jeweils aus einem elastischen Membranelement MEM, wobei das Membranelement MEM vorliegend drei Schichten aufweist: eine Oberschicht, auf welcher die Elektroden E_n,m 102 (dargestellt jeweils als Quader und Kreise) angeordnet sind, eine Unterschicht, und eine Mittelschicht, in welcher elektrische elastische erste Leitungen (nicht dargestellt) zur Kontaktierung der Elektroden E_n,m 102 verlaufen, wobei zur Beabstandung von Oberschicht und Unterschicht mit einem Abstand A in der Mittelschicht Abstandshalter angeordnet sind, und die Mittelschicht zur individuellen Kontaktierung der Elektroden E_n,m 102 erste elektrische Leitungen (nicht dargestellt) aus einem elastischen, elektrisch leitenden Polymer aufweist.
Die ersten Leitungen verbinden die Elektroden E_n,m 102 mit einer Schnittstelle (nicht dargestellt) am Katheter, welche die ersten elektrischen Leitungen jeweils einzeln mit zweiten elektrischen Leitungen verbindet, die jeweils isolierte Goldleitungen sind und die an das proximale Ende des Katheters führen. Am proximalen Ende des Katheters sind die zweiten elektrischen Leitungen mit einer entsprechenden Auswertevorrichtung verbindbar.
Die Träger T_n 101 weisen vorliegend jeweils eine Anzahl M_n = 45 von Elektroden E_n,m 102 auf, wobei die Elektroden E_n,m 102 in K = 9 Zeilen R_k,m,n auf der Außenseite der Oberschicht des jeweiligen Trägers T_n 101 angeordnet sind, mit k = 1, 2, 3. Die Zeilen R_k,m,n verlaufen in dem dargestellten elastischen Neutralzustand (bei einer aufgespannten Tragstruktur) senkrecht zur jeweiligen Längsachse LA_n .
Weiterhin umfasst der Katheter einen Mechanismus, mittels dem die Träger T_n 101 nach einer Insertion des distalen Endbereichs des Herzkatheters in einen Teilraum eines Herzens reversibel von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand bringbar sind, wobei der Mechanismus die Träger T_n 101 in dem ersten Zustand derart aufspannt, dass die Elektroden E_n,m 102 jeweils an einer Innenfläche des Teilraums anliegen, und der Mechanismus die Träger T_n 101 im zweiten Zustand derart schließt, dass der Katheter mit den Trägern T_n 101 aus dem Teilraum entfernbar ist.
Vorliegend besteht der Mechanismus aus einer Tragstruktur, die jeweils in die einzelnen Träger T_n 101 integriert ist und einer mechanischen Anlenkung (nicht dargestellt) bestehend aus einer mechanischen Verbindung der drei Träger, die ein „Entfalten“ der Träger freigibt und mit der ein „Zusammenfalten“ der Träger realisierbar ist. Die Tragstruktur besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus Drähten 103 aus einem Formgedächtnismaterial, insbesondere aus Nitinol. Die Drähte 103 verlaufen entlang des Umfangsrandes der Träger T_n (dicke schwarze Umfangslinien) sowie zwei Drähte 103 (dicke gestrichelte Linien) entlang der Längsachse LA_n der jeweiligen Träger T_n. Die Tragstruktur ist derart vorgeprägt/konditioniert, dass sie nach einer mechanischen Freigabe ein „Entfalten“ der Träger T_n bewirkt. Die mechanische Freigabe erfolgt vorteilhaft durch eine Bedienperson dann, wenn das distale Ende des Katheters, d.h. konkret die Träger T_n in den zu untersuchenden Teilraum des Herzens eingebracht sind.
Die mechanische Anlenkung (nicht dargestellt) ist vorliegend als eine Art „Seilzug“ derart ausgeführt, dass damit die Beabstandung der distalen Enden der Träger T_n variabel eingestellt werden kann. Wird an dem „Seilzug“ „gezogen“, werden die distalen Enden der Träger T_n zusammengezogen, d.h. die Träger werden dadurch eingefaltet und somit in den zweiten Zustand verbracht. Wird der „Seilzug“ freigegeben, so entfalten sich die Träger T_n und nehmen eine durch die Tragstruktur aus Formgedächtnismaterial vorgeprägte Form an (erster Zustand).
Die Konditionierung der Tragstruktur bewirkt vorteilhaft, dass die an der Oberschicht angeordneten Elektroden E_n,m 102 auch beim schlagenden Herzen an der Innenfläche des Teilraums des Herzens mit einer vorgegebenen Antriebskraft anliegen bzw. angedrückt werden.
2 zeigt eine schematisierte Seitenansicht des distalen Endteils des Katheters gemäß 1, mit Trägern T_n, die sich im zweiten Zustand befinden. Zu erkennen ist schematisiert der Seilzug 104, der bei Zusammenziehen ein „Zusammenfalten“ der drei Träger T_n bewirkt. Wird der Seilzug 104 „freigegeben“ so entfalten sich die Träger T_n 101 aufgrund der Tragstrukturen aus Formgedächtnismaterial.
3 zeigt eine schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung von Elektroden E_n,m auf einer Oberfläche eines elastischen flächigen Trägers T_n. Zu erkennen ist, dass die Elektroden E_n,m jeweils in Reihen senkrecht zu einer Längsachse LA_n des Trägers T_n ausgerichtet sind. Weiterhin ist gut zu erkennen, dass die Elektroden E_n,m einer Reihe jeweils eine gleiche Form der Kontaktflächen sowie eine gleiche Größe der Kontaktflächen aufweisen. Weiterhin sind die Elektroden E_n,m einer Reihe jeweils gleich voneinander beabstandet. Die Elektroden E_n,m aufeinanderfolgender Reihen weisen alternierend Elektroden E_n,m mit runden kleineren Kontaktflächen und Elektroden E_n,m mit rechteckigen größeren Kontaktflächen auf. Eine individuelle Kontaktierung der Elektroden E_n,m ermöglicht eine Vielzahl von Auswertungen von Differenzialpotenzialen, wie sie in 3 für eine Elektrode anhand der eingezeichneten Pfeile angedeutet sind. Vorzugsweise weist der Katheter eine Elektrode auf, die von Blut umspült ist und ein Referenzpotenzial abnimmt. Gegen dieses Referenzpotenzial können die an den einzelnen Elektroden E_n,m ermittelten zeitabhängigen Potenziale bestimmt werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
Bezugszeichenliste

101: Träger T_n
102: Elektroden E_n,m
103: Drähte aus einem Formgedächtnismaterial
104: Seilzug

Claims

Herzkatheter mit Elektroden, aufweisend - eine Anzahl N elastischer einzelner Träger T_n (101) mit n = 1, 2, ..., N und N ∈ {2, 3, ..., 10}, die jeweils mit einem distalen Endbereich des Herzkatheters verbunden sind, wobei die Träger T_n (101) jeweils eine Längsachse LA_n aufweisen, - eine Anzahl M_n von Elektroden E_n,m (102) je Träger T_n (101), mit m = 1, 2, ..., M_n und M_n ≥ 5, wobei ◯ die Elektroden E_n,m (102) in Zeilen R_k,m,n auf einer Außenseite des jeweiligen Trägers T_n (101) angeordnet sind, mit k = 1, 2, ... K und K ≥ 3, ◯ die Zeilen R_k,m,n senkrecht zur Längsachse LA_n verlaufen, und - einen Mechanismus, mittels dem die Träger T_n (101) nach einer Insertion des distalen Endbereichs des Herzkatheters in einen Teilraum eines Herzens reversibel von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand bringbar sind, wobei der Mechanismus die Träger T_n (101) in dem ersten Zustand derart aufspannt, dass die Elektroden E_n,m (102) jeweils an einer Innenfläche des Teilraums anliegen, und der Mechanismus die Träger T_n (101) im zweiten Zustand derart schließt, dass der Katheter mit den Trägern T_n (101) aus dem Teilraum entfernbar ist.
Herzkatheter nach Anspruch 1, bei dem die Träger T_n (101) jeweils zumindest drei Marker eines Positionserfassungssystems aufweisen.
Herzkatheter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Träger T_n (101) jeweils eine flächige elastische Membran MEM aufweisen, die mit einer Tragstruktur verbunden ist.
Herzkatheter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Tragstruktur aus einer Formgedächtnislegierung besteht.
Herzkatheter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem innerhalb der Träger T_n (101) eine Anzahl von M_n von ersten elektrischen Leitungen zur individuellen Kontaktierung der jeweiligen Elektroden E_n,m vorhanden sind, die aus einem elektrisch leitenden, elastischen polymer-basierten Material ausgeführt sind.
Herzkatheter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Träger T_n (101) jeweils eine flächige elastische Membran MEM aufweisen, die folgende drei elastische Schichten umfasst: - eine Oberschicht, auf welcher die Elektroden E_n,m (102) angeordnet sind, - eine Unterschicht, und - eine Mittelschicht, in welcher elektrische elastische erste Leitungen zur Kontaktierung der Elektroden E_n,m (102) verlaufen, wobei zur Beabstandung von Oberschicht und Unterschicht mit einem Abstand A in der Mittelschicht Abstandshalter angeordnet sind, und die Mittelschicht von einem Fluid durchströmbare Volumen aufweist.
Herzkatheter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Mechanismus derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass die Träger T_n (101) und die Elektroden E_n,m (102) im ersten Zustand mit einer vorgegebenen Kraft gegen die Innenfläche des Teilraums gedrückt werden.
Herzkatheter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Mechanismus elastische Strukturelemente oder ein elastisches Membranelement aufweist, die/das mit einem Fluid befüllbar sind/ist.
Herzkatheter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Elektroden E_n,m (102) nur zwei unterschiedliche Größen G1 und G2 von Kontaktflächen aufweisen, wobei gilt: G2 ≥ 2 * G1.
Herzkatheter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem zumindest einer der Träger T_n (101) einen oder mehrere zusätzliche Sensoren zur Erfassung eines zusätzlichen physikalischen oder chemischen oder biologischen Parameters aufweist.