DE112014002205T5

DE112014002205T5 - Flusssensoranordnung und Verfahren zum Verwenden einer Flusssensoranordnung

Info

Publication number: DE112014002205T5
Application number: DE112014002205.5T
Authority: DE
Inventors: Massimo Sette
Original assignee: MEDYRIA AG
Current assignee: MEDYRIA AG
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2016-02-25
Also published as: EP3626168A1; EP3003136A1; US10835211B2; EP3626168B1; US20160113628A1; GB2528423A; GB201520492D0; EP3003136B1; WO2014186912A1

Abstract

Eine Flusssensoranordnung (S35, S36, S37, S39, ...) ist auf einem langgestreckten Körper (C1, C2, C3, ...) zum Messen des Flusses eines Fluids angeordnet, wobei ein oder mehrere Flusssensoren (S1, S2, S3, ...) auf dem langgestreckten Körper (C1, C2, C3, ...) angeordnet sind, um den Fluss entlang verschiedenen räumlichen Richtungen zu messen.

Description

Es existiert eine Klasse von chirurgischen Vorgängen, die Interventionsvorgänge oder minimalinvasive Vorgänge genannt werden, welche die Einführung eines Katheters in das menschliche Gefäßsystem vorsieht. Der Katheter wird verwendet, um ein Gerät einzusetzen, Messungen auszuführen, eine Behandlung auszuführen oder eine Flüssigkeit zu injizieren.
In dem gewöhnlichen Vorgang wird der Katheter von einer Öffnung in ein Blutgefäß eingeführt, zum Beispiel in der Leiste oder in den Halsschlagadern. Durch diese Öffnung wird dann der Katheter bis zu dem Bereich von Interesse bewegt und dort wird die Intervention ausgeführt: Einsetzen eines Geräts, Ausführen einer Behandlung oder Messung oder Injizieren von Flüssigkeit.
Im Allgemeinen wird die Position des Katheters mit Hilfe von röntgenstrahlenbasierten Maschinen visualisiert, wobei Röntgenstrahlen Ionisierungsstrahlen sind, die möglicherweise schädlich für die Patienten und die Ärzte sind, und das ist der Grund, weshalb es ein konstantes Bedürfnis und Trend gibt, ihre Verwendung auf ein Minimum zu reduzieren. Zudem ist die Verwendung von Röntgenstrahlen oftmals gekoppelt mit der Verwendung eines Kontrastmittels. Das Kontrastmittel ist eine iodierte Lösung, die in das zu untersuchende Gefäß injiziert wird, wobei seine Verwendung es ermöglicht, einige wichtige Strukturen in Gefäßen, wie Seitenverzweigungen, zu verbessern. Das Kontrastmittel ist nicht frei von Nebeneffekten, wobei seine Verwendung Duldung in anderen Organen hervorruft, wie zum Beispiel den Nieren, und abhängig von dem pathologischen Status des Patienten kann es zur permanenten Nierenbeeinträchtigung führen.
Jedoch ist die Verwendung von sowohl Kontrastmittel und Röntgenstrahlung notwendig, weil es der einzige effektive Weg ist, durch welchen Operateure wichtige anatomische Strukturen wie Gefäße, Seitenverzweigungen oder Bifurkationen visualisieren können.
WO 2011/072186 A1 beschreibt zwei Drucksensoren, die auf einem Katheter platziert sind. Der Katheter ist teilweise in eine Öffnung eingeführt, um eine Seitenverzweigung zu okkludieren. Der Druckabfall zwischen dem Abschnitt des Katheters innerhalb und außerhalb der Öffnung wird verwendet, um die korrekte Okklusion der Öffnung darzustellen. Eine andere Ausführungsform offenbart die Integration eines Flusssensors, der auf einem schlauchförmigen Körper befestigt ist, in den Katheter.
WO 2008/002606 A2 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum intrakardialen Abbilden und Ablation. Die Anwendung des Geräts ist das Abbilden des Flusses innerhalb des Atriums (Herzens), wobei es verwendet wird zum Abbilden der Position der Lungenvenenostien. Das in diesem Patent offenbarte Gerät ist ein Katheter mit einem Netz/Gitter von Sensoren an seiner Extremität. Die Sensoren werden verwendet zum Abbilden des Flusses durch das Netz innerhalb des Herzens. Die Sensoren erfassen den Blutfluss, messend den konvektiven Kühleffekt eines erwärmten Sensors, d. h. es wird die Widerstandsänderung eines erwärmten Widerstandsdrahts erfasst. Ein konstanter Strom wird in den Widerstand geführt und die Spannung wird gemessen. Die Temperatur des Sensors ist ungefähr 1 Celsius über der Bluttemperatur. Jedoch erfordert die Vorrichtung, dass der Fluss durch das Netz stattfindet, welches nicht geeignet ist zum Erkennen einer Flussverteilung entlang eines Katheters oder entlang eines Gefäßes. Des Weiteren ist Anemometrie mit konstantem Strom insofern beschränkt, dass sie eine geringe Lebensdauer hat, geringe Frequenzantwort und durch Fluktuationen der Bluttemperatur beeinflusst wird.
US 2006/0270915 A1 beschreibt einen Katheter für die Navigation in dem Herzen zur Behandlung von Herzrhythmusstörung. In einer Ausführungsform erfasst der Katheter den Blutfluss mittels eines Sensors, der die Temperaturänderungen entlang eines Bereichs des Sensors erfasst, um relative Änderungen in der Fluidgeschwindigkeit zu ermitteln, oder misst die Geschwindigkeit mit Hilfe des Dopplereffekts. Der Fluss wird verwendet zum Ermitteln der Position der Lungenvenenöffnung. Anemometrie mit konstantem Strom wird verwendet, mit den bereits oben genannten Problemen.
WO 03/086520 A1 ist ähnlich zu dem vorgenannten Dokument aber misst die Blutturbulenz anstelle einer Geschwindigkeit. Der verwendete Sensor ist ein Dopplerfühler, der dazu ausgebildet sein kann, den Blutfluss in 2D zu messen.
US 2012/0316419 A1 offenbart einen Katheter zum Messen verschiedener Parameter, unter anderem auch die Geschwindigkeit von Blut. Die verwendeten Sensoren sind zumindest zwei anemometrische Fühler zum Abbilden hämodynamischer Parameter, die räumlich angeordnet sind in einer eingesetzten Position und ausgebildet, Flussgeschwindigkeitskomponenten in zumindest zwei voneinander unterschiedlichen Positionen zu messen, die beabstandet sind in einer zu der axialen Richtung orthogonalen Richtung. Die Sensoren sind heiße Dünnfilm- oder heiße Drahtfühler, aber sind nicht im Detail spezifiziert.
US 2007/0016072 A1 beschreibt einen Katheter mit einer Ultraschall-Sensorspitze für die Messung der Blutgeschwindigkeit. Ein Verfahren wird beschrieben zum Navigieren des Katheters innerhalb der menschlichen Blutgefäße. Das System basiert auf einem Ultraschallprinzip und betrachtet hauptsächlich die Richtung des Blutflusses.
Es gibt ein Bedürfnis für einen alternativen Weg zum Erkennen und/oder Lokalisieren und/oder Visualisieren des Ursprungs einer Seitenverzweigung (des Ostiums) oder der Bifurkation eines Gefäßes, ohne die Notwendigkeit, ionisierende Strahlungen und Kontrastmittel zu verwenden.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Flusssensoranordnung und ein Verfahren zur Verwendung einer Flusssensoranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile überwindet.
Diese Aufgaben werden durch eine Flusssensoranordnung und ein Verfahren zur Verwendung einer Flusssensoranordnung entsprechend dem zugehörigen unabhängigen Anspruch 1 erreicht.
Die Flusssensoranordnung ist auf oder in einer Außenoberfläche oder an dem Umfang eines langgestreckten Körpers platziert zum Messen des Flusses eines Fluids. Drei oder mehr Flusssensoren können auf dem langgestreckten Körper angeordnet sein, um den Fluss entlang verschiedenen räumlichen Richtungen zu messen.
Es wird verstanden, dass die Messung eines Flusses entlang einer bestimmten Richtung nur Information über den Betrag des Flusses umfassen kann, bei dem das Vorzeichen unbekannt ist. Das Vorzeichen gibt den Sinn (die Richtung) an (positiv oder negativ bezogen auf eine Referenzorientierung).
Das Gerät kann als ein System zum Messen einer Flussgröße verwendet werden wie die Geschwindigkeit eines Fluids oder Mediums in einem Gefäß und kann in Zusammenhang mit einem Verfahren für die Interpretation von solchen Größen in solch einer Weise verwendet werden, dass eine Seitenverzweigung oder eine Gefäßbifurkation oder andere Merkmale des Gefäßes identifiziert werden, und insbesondere das Vorhandensein und der Ort solch eines Merkmals. Der Ort kann bestimmt werden relativ zu dem Gerät.
Insbesondere kann das Gerät als ein System zum Messen einer physiologischen Größe wie Blutgeschwindigkeit in einem Blutgefäß wieder in Zusammenhang mit einem Algorithmus für die Interpretation von solchen Signalen in solch einer Weise verwendet werden, dass eine Seitenverzweigung oder einer Gefäßbifurkation oder andere Merkmale des Blutgefäßes identifiziert werden können.
In einer Ausführungsform sind zumindest zwei der Flusssensoren als Sensoreinheiten angeordnet, wobei jede Sensoreinheit zumindest zwei Sensoren aufweist, die angeordnet sind, um den Fluss entlang, zum Beispiel im Wesentlichen orthogonalen räumlichen Richtungen zu messen. Der Fluss kann repräsentiert werden durch die Größe nur des Fluidsflusses, das heißt ohne die Information über das Vorzeichen. Gegeben Information über die Winkelausrichtungen der Sensoren der Einheit können Vektorkomponenten eines Flussvektors berechnet werden. Falls die Sensoren orthogonal angeordnet sind, dann können die durch die Sensoren gemessenen Flusswerte Vektorkomponenten des Flusses in einem Koordinatensystem entsprechen, das definiert wird durch die Orientierung der Sensoren.
In einer Ausführungsform umfasst zumindest einer der Flusssensoren Untersensoren und eine Flussrichtungsvorzeichen-Evaluierungseinheit, die dazu ausgebildet ist, aus Signalen der Untersensoren, das Vorzeichen des Flusses zu ermitteln. Die Richtungsvorzeichen-Evaluierungseinheit kann als Teil einer Steuereinheit implementiert sein. Demgemäß ist nicht nur die Richtung des Flusses für ein Sensor oder eine Sensoreinheit bekannt, sondern auch das Vorzeichen oder der Sinn des Flusses in der Richtung/den Richtungen entlang des Sensors/entlang der Sensoren.
Der Flusssensor kann einen metallischen Widerstand oder einen Dünnfilm oder eine dünne Platte oder ein Thermoelement umfassen.
In einer Ausführungsform sind die Untersensoren eines Flusssensors Drahtanemometersensoren, deren Drähte in kollinearer Reihenfolge angeordnet sind, und wobei die Flussrichtungs-Evaluierungseinheit dazu ausgebildet ist, die Richtung des Flusses entsprechend der Messsignale von den Untersensoren zu ermitteln. Dies kann insbesondere aus einem Unterschied in Flusswerten getan werden, die aus den zwei Untersensoren ermittelt werden, wobei der Untersensor, der den geringeren Flusswert zurückgibt der Richtung entspricht und dadurch die Richtung angibt, in welche der Fluss fließt.
In einer Ausführungsform sind die Flusssensoren oder die Sensoreinheiten um den Umfang des langgestreckten Körpers verteilt. Es wird verstanden, dass der langgestreckte Körper sich in einer Längsrichtung erstreckt und einen Umfang in einer Umfangsrichtung umfasst, d. h. die sich um den langgestreckten Körper in einer Richtung orthogonal zu der Längsrichtung erstreckt.
In einer Ausführungsform sind die Flusssensoren oder die Sensoreinheiten als Sensorgruppen angeordnet, wobei jede Sensorgruppe zumindest drei Flusssensoren oder Sensoreinheiten umfasst, die um den Umfang des langgestreckten Körpers verteilt sind. Zumindest zwei solcher Sensorgruppen können entlang der Längserstreckung des länglichen Körpers verteilt sein.
In einer Ausführungsform sind die Flusssensoren oder die Sensoreinheiten oder die Sensorcluster entlang der Längserstreckung des langestreckten Körpers verteilt. Dadurch werden Felder von Sensoren oder Sensoreinheiten oder Sensorclustern gebildet.
Eine Flusssensoranordnung gemäß einer Ausführungsform weist zumindest einen Flusssensor auf, welcher ein Drahtanemometer ist und elektrisch mit einer Evaluierungseinheit verbunden ist. Diese Ausführungsform kann unabhängig von den Merkmalen der vorhergehenden Ausführungsformen realisiert sein. Die Evaluierungseinheit ist dazu ausgebildet, einen korrigierten Flussmessungswert durch Kompensation von Veränderungen in der Temperatur des Fluids zu ermitteln. Das heißt, sie berücksichtigt eine Temperaturmessung der Temperatur des Fluids. Dies ermöglicht genauere Messungen, wenn die Temperatur des Sensors nahe der Temperatur des fließenden Mediums ist.
In einer Ausführungsform ist die Flusssensoranordnung dazu ausgebildet, korrigierte Flussmesswerte für einen, zwei oder mehr Sensoren zu ermitteln, unter Verwendung einer gemeinsamen Temperaturmessung der Temperatur des Fluids. Dies verringert die Anzahl von Drähten zwischen der Evaluierungseinheit und der Sensoranordnung aufweisend den Temperatursensor, verglichen mit Sensoren, bei denen jeder Sensor sein eigenes Temperaturkompensationselement benötigt.
In einer Ausführungsform umfasst jede Evaluierungseinheit eine Brückenschaltung, wobei eine der Abzweigungen der Brückenschaltung den entsprechenden Sensor umfasst, und eine Steuerung dazu ausgebildet ist, eine Brückenspannung auszubalancieren durch Betreiben eines Steuereingangsunterschieds bei null, die Steuerung ferner dazu ausgebildet ist, den Steuerungseingangsunterschied durch Addieren eines additiven Korrekturwerts zu einem Brückenspannungsunterschied zwischen Mittelpunktspannungen der Brücke zu berechnen und den additiven Korrekturwert als eine Funktion der Temperatur des Fluids zu berechnen.
Ein Sensor umfasst typischerweise einen metallischen Widerstand oder einen Dünnfilm oder eine Dünnplatte oder ein Thermoelement. Der Sensor wird erwärmt durch Widerstandswärmen derart, dass seine Temperatur über die Temperatur des Fluids steigt und die durch Leitung, Konvektion oder Abstrahlung abgegebene Leistung gemessen wird. Die Strahlungs- und Leitungskomponenten sind vernachlässigbar in Bezug auf die Konvektion, so dass die abgegebene Leistung proportional ist zu dem Fluss des Fluids. Diese Technologie wird für gewöhnlich Heißdrahtanemometrie genannt und mit dem oben genannten Steuerschema wird das Grundkonzept erweitert, resultierend in einem System, das perfekt oder zumindest hoch biokompatibel ist.
Die Biokompatibilität wird erreicht, weil das Kontrollschema nicht die Temperatur konstant hält, wie in normaler Heißdrahtanemometrie, sondern die Temperaturdifferenz zwischen dem Sensor und dem Blut. Der Sensor wird erwärmt bis zu einer Temperatur, die einem gegebenen Unterschied entspricht, wie beispielsweise 4,5 Grad Celsius über der Temperatur des Bluts. Diese Grenze hat sich als sicher erwiesen in Bezug auf die Hämolysis (Brechen von Blutzellen) und Embolisation (Blutausgasung). Auf diese Weise kann die Blutflussmessung als biokompatibel erachtet werden.
Das Verfahren zum Verwenden der Flusssensoranordnung, wie beschrieben, umfasst die Schritte:

• Messen von Messwerten für zumindest eine der folgenden Arten von Messungen
– eine Flussgeschwindigkeitsgröße, gemessen an verschiedenen Orten, und
– einen Geschwindigkeitsvektor oder Geschwindigkeitsvektorkomponenten gemessen an verschiedenen Orten, und
– einen räumlichen Gradienten, berechnet zwischen zwei oder mehr Sensoren
• Berechnen und/oder Erzeugen einer visuellen Anzeige von Unterschieden zwischen Messwerten, d. h. zwischen jeweils Flussgeschwindigkeitsgrößen, Geschwindigkeitsvektoren, Geschwindigkeitsvektorkomponenten und räumlichen Gradienten.

In jedem Fall kann ein Messen an unterschiedlichen Orten erreicht werden durch Messen mit mehreren verschiedenen Sensoren oder Sensoreinheiten, die an unterschiedlichen Orten angeordnet sind und/oder durch Bewegen eines Sensors oder einer Sensoreinheit an solche unterschiedliche Orte und Messen zu verschiedenen Zeitpunkten.
Typischerweise werden die Unterschiede von Messwerten berechnet, die erhalten werden von räumlich nahen oder benachbarten Sensoren oder Sensoreinheiten.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte Berechnen, aus Messwerten, von Differenzwerten und Angeben des Vorhandenseins eines räumlichen Flussmerkmals, falls der Differenzwert einen Grenzwert übersteigt, wobei insbesondere ein räumliches Flussmerkmal eine Seitenverzweigung oder eine Bifurkation in einem Gefäß ist. Es ist folglich nicht nötig, Absolutwerte zu berechnen und zu verarbeiten, denn die Differenzwerte sind ein guter Indikator für solche Flussmerkmale. Folglich, falls die Unterschiede zwischen Vektorkomponenten, auch ohne Vorzeichen, zwischen verschiedenen Orten berechnet werden, geben Veränderungen eine Veränderung in der Flussrichtung oder Geschwindigkeit an und deshalb sind sie auch Indikativ für ein räumliches Flussmerkmal.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte Ermitteln eines räumlichen Orts des räumlichen Flussmerkmals bezüglich der Sensoranordnung, insbesondere durch Ermitteln dieses räumlichen Orts dort zu liegen wo die Messwerte oder die Unterschiedswerte zwischen benachbarten Sensoren ein Maximum erreichen. Das Maximum kann ermittelt werden bei einem Punkt in der Längsrichtung und/oder bei einem Punkt um den Umfang der Sensoranordnung oder des Katheters zu liegen.
Optional wird auch der Schritt ausgeführt des Anzeigens einer visuellen Darstellung des räumlichen Orts des räumlichen Flussmerkmals bezüglich einer visuellen Darstellung der Sensoranordnung oder eines Trägers der Sensoranordnung, wie beispielsweise eines Katheters.
In einer Ausführungsform können zwei räumliche Flussmerkmale erkannt werden, von denen zum Beispiel jeder einem entsprechenden lokalen Maximum der Messung oder der Differenzwerte entspricht. Dann kann ein Abstand zwischen zwei räumlichen Flussmerkmalen berechnet werden aus dem Ort der zwei Maxima. Der Abstand kann als ein Abstand zwischen der Längsrichtung und/oder ein Winkelunterschied um den Umfang der Sensoranordnung oder das Katheters sein.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Anzeigens einer visuellen Darstellung von Messwerten und/oder Differenzwerten, die relativ zu einer visuellen Darstellung der Sensoranordnung oder eines Trägers der Sensoranordnung positioniert sind, wie beispielsweise eines Katheters. Diese Darstellung von Werten kann erreicht werden durch Anzeigen visueller Elemente mit Größen oder Farbgebung abhängig von der Größe des Werts. Es gibt visuelle Fingerzeige zum Verorten räumlicher Flussmerkmale und Führen eines Benutzers, der ein Gefäß untersucht und optional die Sensoranordnung bewegt.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte

• Erhalten von Flussmessungen von drei oder mehr Flusssensoren;
• aus den Werten der Flussmessungen und aus Information über den relativen räumlichen Ort der Flusssensoren, Ermitteln einer Richtung des Flusses in drei Dimensionen an einer oder mehreren Positionen an der Flusssensoranordnung.

Ferner sind Ausführungsformen ersichtlich aus den abhängigen Patentansprüchen. Merkmale der Verfahrensansprüche können kombiniert werden mit Merkmalen der Vorrichtungsansprüche und umgekehrt.
Der Gegenstand der Erfindung wird detaillierter in der folgenden Beschreibung in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen erläutert, welche in den beigefügten Zeichnungen illustriert sind, welche in schematischer Form zeigen:
1 einen einzigen Sensor auf einem längserstreckten Objekt, wie einem Katheter;
2 ein Paar von Sensoren, die eine Sensoreinheit bilden;
3 ein Betriebsprinzip zum Ermitteln des Vorzeichen eines Flusses;
4 eine Sensorausgabe, wenn der sich entlang eines Gefäßes bewegende Sensor eine Seitenverzweigung passiert;
5–9 verschiedene Ansichten von Sensorclustern;
10 elektronische Brücke und Steuereinheit;
11 Darstellung von Flussvektoren;
12–14 unterschiedliche Sensoranordnungen;
15–20 Sensoranordnungen in Kombination mit verschiedenen medizinischen Geräten;
21 Fluss innerhalb eines Gefäßes;
22 Darstellung von Flussmessung;
23 Flusssensor in Kombination mit einem Ballonkatheter; und
24 mögliche Darstellungen von Flussmessungen in Kombination mit einem medizinischen Bild.
Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutungen sind zusammengefasst in der Liste von Bezugszeichen gelistet. Prinzipiell sind identische Teile mit den selben Bezugszeichen in den Figuren versehen.
Ein Gerät ist gezeigt für die Identifikation der Seitenverzweigungsöffnung oder Bifurkationen. Das Gerät kann die Geschwindigkeit eines Fluids in einer, zwei oder drei Richtungen dank Geschwindigkeitssensoren, die auf seiner Oberfläche platziert sind, messen. Die gemessenen Geschwindigkeiten werden dann durch eine Steuereinheit verarbeitet, die den Pegel oder Position der Seitenverzweigung in Bezug auf den Sensor und Katheter identifizieren kann. Während die Beispiele Bezug nehmen auf das Fluid als Blut und die Gefäße als Blutgefäße kann die Erfindung insgesamt auf Fluide und Gefäße im Allgemeinen angewandt werden.
Die folgenden Abschnitte beschreiben Komponenten, die verbunden sein können, definierend ein kombiniertes System. Die Komponenten sind:

– der Katheter oder ein ähnliches langgestrecktes Objekt
– die Sensoren
– die Steuereinheit

Der Katheter
12–20 zeigen verschiedene Katheter oder Abschnitte davon. Der Katheter kann ein langer dünner Schlauch mit einem oder mehreren Lumen sein, die verwendet werden für Injektionen von Arzneimitteln oder anderen Fluiden (17). Es kann ein spezieller Katheter sein, der für die Lieferung von Geräten wie beispielsweise eines Stents, Stenttransplantaten oder Stentventilen verwendet wird (15). Es kann ein Führungsdraht (16) sein. Es kann ein Ballonkatheter sein, d. h. ein Katheter mit einem Ballon an seiner Extremität (23). Es kann ein Gerät sein zum Ausführen einer Behandlung des menschlichen Körpers, z. B. Hochfrequenzablation (18). Es kann ein langer dünner Schlauch sein mit einem kleineren Katheter an seinen Extremitäten (19). Es kann ein Katheter sein, der für die Kannulation mit einer gebogenen Extremität verwendet wird (20). Im Allgemeinen können die hierin dargestellten Sensoren verwendet werden mit jeder Art von Katheter aufweisend, aber nicht beschränkt auf, einen Führungskatheter, einen diagnostischen Katheter, einen Abgabekatheter oder einen Führungsdraht.
Die Sensoren
Der Stand der Technik für Blutgeschwindigkeitsmessungen verwendet Messungen basierend auf dem Dopplereffekt von Ultraschallwellen, die durch piezoelektrische Kristalle erzeugt werden. Diese Technologie ist sensitiv nur in eine Richtung des Flusses und der Kristall sollte auf den Blutfluss ausgerichtet sein. Es ist sehr komplex, was zu sehr hohen Produktionskosten führt. Die hier offenbarte Technologie hat deutlich geringere Herstellungskosten, eine überlegene Leistung, die weniger abhängig ist von der Blutflussrichtung, und dennoch eine Basis für nicht zerstörende und sichere Blutflussmessungen bildet.
Auf der Oberfläche des Katheters sind die Sensoren platziert. Es können einige Sensoren auf dem Schaft des Katheters angeordnet sein. In einer Ausführungsform. vier Sensoren sind platziert um den Umfang des Katheters. Diese vier Sensoren bilden eine Sensoreinheit. Sensoreinheiten können auch gebildet sein durch zwei oder drei oder mehr Sensoren. Solche Einheiten von Sensoren können wiederholt werden, zum Beispiel dreimal oder fünfmal oder häufiger entlang der Katheterlänge.
In zumindest einigen Ausführungsformen unterscheidet sich die Betriebsweise der Sensoren vom klassischen Heißdrahtanomometrieschema zum Beispiel dadurch, dass:

• Sensoren konfiguriert sein können, um die Richtung des Fluidflusses zu ermitteln, und auch von dessen Sinn. Der Begriff „Richtung” ist als die Winkelausrichtung des Flusses zu verstehen und auch allgemeiner als ein Vektor ohne Information über das Vorzeichen des Vektors oder den Sinn des Flusses. Das heißt, zwei antiparallele Vektoren haben die selbe Richtung aber unterschiedliche Vorzeichen. Der „Sinn” entspricht dem Vorzeichen (positiv oder negativ).
• Eine Temperaturkompensation kann implementiert sein, die es ermöglicht, eine einzige Temperaturmessung für eine Vielzahl von Flusssensoren zu verwenden, um Veränderungen der Temperatur des Fluids von einer Referenztemperatur zu kompensieren.
• Eine Temperatursteuerung hält einen Unterschied zwischen der Temperatur des Sensors und der Temperatur des Fluids kontant.

Eine Konfiguration des Sensors ermöglicht es, die Richtung und den Sinn des Fluids zu identifizieren.
Die Richtung kann identifiziert werden durch Platzieren von zwei Sensoren, einer orthogonal zu dem anderen. Angenommen der Sensor hat eine Erfassungsoberfläche: S = a·b wobei a und b zwei räumliche Dimensionen des Sensors sind, dann
wenn a >> b, dann wird der Sensor viel sensitiver sein für die Geschwindigkeit orthogonal zu a.
Werden zwei solcher Sensoren, einer orthogonal zu dem anderen, platziert, werden wir eine Sensoreinheit haben, die die Geschwindigkeit in zwei Richtungen messen kann. Bei Hinzufügen eines dritten Sensors orthogonal zu den zwei vorgehergehenden, können wir die Geschwindigkeit entlang den drei Richtungen messen.
1 zeigt schematisch einen einzigen Sensor S1 mit Dimensionen a und b, der auf einem Objekt C1, wie beispielsweise einem Katheter, angeordnet ist. Der Sensor S1 ist sensitiver bezüglich einer Komponente des Flusses V1, die senkrecht zu der Dimension a ist. Die Dimension a ist viel größer als b, auf diese Weise ist die Sensitivität des Flusses senkrecht zu b (und V1) nah bei null.
2 zeigt schematisch die Anordnung von zwei ähnlichen oder im Wesentlichen identischen Sensoren S2, S3, einer senkrecht zu dem anderen, die resultiert in einer Sensoreinheit, die zwei separate Flusskomponenten V3, V4 messen kann. Platzieren zwei solcher Einheiten auf zwei zumindest nahezu senkrechten Oberflächenabschnitten resultiert in der Sensitivität des Sensors in dem dreidimensionalen Raum, d. h. er kann drei getrennte Flusskomponenten messen, die im Wesentlichen orthogonal sein können.
Der Sinn entsprechend dem Vorzeichen kann identifiziert werden durch Platzieren von zwei Sensoren, einer nach dem anderen, und Betrachten wie ein Sensor den anderen beeinflusst. Das Fluid, das einen Sensor passiert, wird leicht erwärmt, was bedeutet, dass der unmittelbar benachbarte Sensor Temperatur mit einem Fluid austauschen wird, das warmer ist, was bedeutet, dass die von diesem zweiten Sensor abgegebene Leistung geringer ist als ohne diesen Effekt. Vergleicht man die Leistung P1 und P2, die von den zwei Sensoren jeweils abgegeben wird, d. h. misst man den Systemausgang P1 und P2, ist das Ergebnis, dass:

– Falls P1 > P2, dann geht der Sinn von 1 zu 2.
– Falls P1 < P2, dann geht der Sinn von 2 zu 1.

Solch eine Kombination von Sensoren kann als ein Sensor umfassend Untersensoren angesehen werden.
3 erklärt dies detaillierter: Sensoren, die sensitiv sind bezüglich der Flussrichtung können realisiert werden durch Platzieren von zwei Untersensoren S4, S5 nebeneinander. Wenn das Medium oder Fluid des Flusses V5 in Kontakt kommt mit dem ersten Untersensor S4, wird die Temperatur T des Mediums V7 sich erhöhen und wird höher sein, wenn es in Kontakt mit dem zweiten Untersensor S5 tritt, der dem ersten Untersensor folgt, gesehen entlang der Richtung des Flusses V5. Das bedeutet, dass die Wärmeleistung Qdot sich verringert V6) entlang der Richtung des Flusses und die Wärmeleistung, die zwischen dem ersten Untersensor S5 und dem Fluid ausgetauscht wird, geringer werden wird als diejenige, die zwischen dem ersten Untersensor S4 und dem Fluid ausgetauscht wird. In Folge wird der beobachtete oder gemessene Fluss geringer sein in dem zweiten Untersensor S5, verglichen mit dem ersten Untersensor S4. Vergleicht man die zwei gemessenen Größen ist das Ergebnis, dass, falls der Fluidfluss von dem ersten S4 zu dem zweiten Untersensor S5 fließt, die Ausgangsspannung höher ist in dem ersten S4 und geringer ist in dem zweiten Untersensor S5 und umgekehrt, wenn die Ausgangsspannung größer ist in dem zweiten Untersensor S5 und geringer ist in dem ersten Untersensor S4, das Fluid von dem zweiten S5 zu dem ersten Untersensor S4 fließt.
4 zeigt Messungen von Flussgröße A1 (vertikale Achse) an unterschiedlichen Orten innerhalb der Aorta A2 (horizontale Achse) aufweisend Positionen vor Seitenverzweigungen, in denen eine Erhöhung in der Flussgröße ersichtlich ist.
5 zeigt eine einzige Sensorkonfiguration. Ein Sensorcluster oder -gruppe umfassend verschiedene einzelne Sensoren S6, S7, S8, ist auf dem Katheter C1 angeordnet, wobei die einzelnen Sensoren zum Beispiel um seinen Umfang verteilt sind. Der Cluster kann die Geschwindigkeitsgröße an verschiedenen Orten um den Katheter messen, wie beschrieben in 1.
6 zeigt eine Zweisensorkonfiguration. Ein Sensorcluster oder -gruppe umfassend verschiedene Sensoreinheiten oder Paare S12-S13 oder S10-S11, ist auf dem Katheter C2 angeordnet, wobei die Sensoreinheiten zum Beispiel um seinen Umfang verteilt sind. Eine einzelne Sensoreinheit oder -paar kann den Fluss in zwei Richtungen, wie in 2 beschrieben, messen. Wenn die Einheiten des Clusters um den Umfang des Katheters platziert sind, können dreidimensionale Information in dem Fluss gemessen werden.
Die Anordnung aus 6 kann auch realisiert werden mit Sensoren, die Untersensoren aufweisen, und folglich auch den Sinn der Richtung messen.
7 zeigt eine Viersensorkonfiguration. Ein Cluster umfassend sechs Sensoren in drei Sensoreinheiten ist gezeigt. Jeder Sensor S14, S15, S16, S17, S18. S19 kann die Größe und den Sinn des Flusses messen, da sie die Konfiguration mit Untersensoren, wie in 3 beschrieben aufweisen. Eine einzelne Einheit umfassend ein Paar von orthogonal angeordneten Sensoren kann die Flussgröße in zwei Richtungen und auch den Sinn messen. Der Fluss in dem gesamten dreidimensionalen Raum kann gemessen werden durch Platzieren verschiedener Sensoren um den Katheter C3. Die Anordnung aus 7 kann auch realisiert werden mit Sensoren ohne Untersensoren, d. h. zum Messen nur der Richtung aber nicht des Sinnes.
In einigen Ausführungsformen sind die Sensoren entlang des Katheterschafts und um den Katheter platziert. 8 zeigt drei Sensoren, die um den Umfang des Katheters C4 platziert sind. Drei Sensoren S23, S24, S25 sind an dem Umfang ausgerichtet oder erstrecken sich entlang des Umfangs des Katheters und die anderen drei Sensoren S20, S21, S22 sind in Längsrichtung in Bezug auf den Katheter ausgerichtet (oder orthogonal an den ersten drei Sensoren S23, S24, S25 oder den Umfang), um drei Konfigurationen, wie beispielsweise in 2, zu realisieren.
9 zeigt vier Sensoren, die um den Umfang des Katheters C7 platziert sind. Vier Sensoren S30, S31, S32, S33 sind ausgerichtet an oder erstrecken sich entlang des Umfangs des Katheters und die anderen vier S26, S27, S28, S29 sind in Längsrichtung ausgerichtet in Bezug auf den Katheter (oder orthogonal zu den ersten vier Sensoren S30, S31, S32, S33 oder den Umfang), um vier Konfigurationen, wie beispielsweise in 2, zu realisieren.
8 und 9 können auch angesehen werden, sektionale Ansichten von Anordnungen wie in 5 bis 7 an unterschiedlichen Positionen entlang der Länge des entsprechenden Katheters zu zeigen.
10 zeigt eine Messanordnung mit einer Messbrücke mit einem ersten Brückenbein mit Widerständen R2, R3 und einem zweiten Brückenbein mit einem Widerstand R1 und dem RTD Sensor S34. Die Spannungen an den Mittelpunkten der zwei Brückenbeine dienen als Brückenspannungseingänge I2, I3 an einen Mikrocontroller D1. Die Temperatur des Sensors wird konstant gehalten durch Messen des Unterschieds zwischen den zwei Eingängen I2, I3. Der Unterschied wird dann in eine Steuerung eingegeben. Das kann zum Beispiel sein ein proportional integrative differential (PID) Regler oder ein PI- oder PD- oder P-Regler. Die Steuerung schließt die Steuerschleife durch Anpassen eines Ausgangssignals O1 oder einer Ausgangsspannung, die die Messbrücke R1, R2, R3, S34 betreibt. Die Steuerung kann implementiert sein durch analoge oder digitale Signal- oder Datenverarbeitungsmittel oder kann implementiert sein in Firmware oder einem anderen Programm des Mikrocontrollers D1. Der (Mikro-)Controller kann auch eine Kompensation für die Temperatur T_f des Fluids umfassen, die gemessen wird durch den Sensor T1 und gegeben ist als eine weitere Eingabe I1 an den (Mikro-)Controller. Die Ausgabe O1 ist proportional zu der Größe des Fluidflusses auf der Oberfläche des Sensors S34.
Heißdrahtanenometriesensoren hängen im Allgemeinen von der Temperatur des Fluids ab. Diese Temperatur wird normalerweise als konstant angenommen oder die Temperaturunterschiede zwischen Sensor und Fluid sind so hoch (100–200°C beispielsweise), dass der Temperaturunterschied zwischen dem Sensor und dem Fluid als konstant angesehen werden kann. In dem vorliegenden Fall, aufgrund physiologischer Bedingungen, kann die Lücke nicht zu hoch sein, so dass mögliche Veränderungen in der Temperatur des Fluids kompensiert werden müssen. Das offenbarte System kompensiert Tempertaturveränderungen mit einem Korrekturfaktor, der die Ausgabe des Sensors multipliziert. Der Korrekturfaktor hat die Form:
Wobei:

R_S0: = Widerstand des RTD verwendet bei einer nominalen Temperatur T_n, wobei zum Beispiel T_n = 41,5°C
ΔT = T_f – T_n;: Fluidtemperatur T_f Abweichung von der nominalen Fluidtemperatur T_n
α: = Sensortemperaturkoeffizient eines Widerstands
R₁: = Brückenwiderstand in dem gleichen Brückenbein wie der Messwiderstand oder RTD in einer Brückenschaltung wie in 10.

Der Korrekturfaktor c wird multipliziert mit dem Ausgangswert O1 der Steuereinheit D1, was einen additiven Korrekturwert ΔV ergibt: ΔV = c·O1
Der additive Korrekturwert ΔV wird zu der Differenz der zwei Eingänge I2, I3 addiert und das Ergebnis wird dann als eine Eingabe an beispielsweise einen PID Regler gegeben: PID Eingabe = I2 – I3 + ΔV oder an eine andere Steuerung, die ihren Eingangswert auf null betreibt.
Der PID Algorithmus kann implementiert sein wie folgt:

– Proportionaler Teil: Multiplizieren der Messung mit einem proportionalen Gewinn Kp
– Integrierungs-Teil: Aufsummieren der PID Eingabe jeder Iteration und Multiplizieren der Summe mit einem Integriergewinn Ki esum = esum + (PID Eingabe·dt)
– Ableitungsteil: Subtrahieren der PID Eingabe der letzten Iteration (n – 1) von der aktuellen PID Eingabe und Multiplizieren mit einem Differenzierergewinn Kd Ableitung = PID Eingang(n – 1) – PID Eingang/dt
– Addieren der drei Teile zusammen: Ausgang (O1) = Kp·PID Eingang + Ki·esum + Kd·Ableitung

Der PID Regler kann einen Sättigungsfilter aufweisen, um Integrierliquidation und einen DA-Wandlerüberlauf zu vermeiden.
Das Ergebnis (unabhängig davon, ob ein PID Regler oder eine andere Steuerung verwendet wird) ist, dass die Steuerung, die den Korrekturfaktor wie beschrieben verwendet, was die Temperatur des Sensors veranlasst, der Temperatur des Fluids mit einem Temperaturversatz zu folgen. Falls die Temperatur des Fluids von seiner nominalen Temperatur T_n abweicht, bewirkt der Korrekturfaktor, dass die Brücke mit der Steuerschleife die Sensortemperatur betreibt, um von der nominalen Sensortemperatur um die gleiche Differenz abzuweichen. In anderen Worten, der Korrekturfaktor und additive Korrekturfaktor, gegeben die Fluidtemperatur, ändern die Referenzspannung, mit welcher der Mittelpunkt des Messbeins der Brücke betrieben wird und entsprechend ändert er auch die Temperatur, auf welche der Sensor betrieben wird.
Das oben beschriebene Temperaturmessschema ermöglicht die Kompensation von Veränderungen der Temperatur des Fluids oder Mediums. Da der Temperatursensor T1 nicht Teil der Brückenschaltung ist, kann ein einzelner Temperatursensor T1 für die Kompensation in einer Vielzahl von Flusssensoren oder einer Vielzahl von zugehörigen Messbrückenschaltungen jeweils verwendet werden. Die Temperaturkompensation ist von der Brücke in die Steuereinheit D1 verlagert worden und folglich kann sie für alle Sensoren basierend auf der gleichen Temperaturablesung ausgeführt werden.
Die Steuereinheit
Die Steuereinheit CU verarbeitet die Signale, die von den verschiedenen Sensoren kommen und kann die Messungen anzeigen und/oder Information über den Ort von Gefäßmerkmalen wie beispielsweise den Seitenverzweigungen oder Bifurkationen anzeigen. Im einfachsten Fall wird die Information des Orts solcher Merkmale angezeigt oder ausgegeben in Bezug auf den Katheter, d. h., mit einer Angabe wo das Merkmal entlang der Länge des Katheters liegt und/oder an welchem Ort entlang des Umfangs.
In Bezug auf den Stand der Technik, der komplexe Sensorkonfigurationen verwendet, kann das hier beschriebene Verfahren die Position von Seitenverzweigungen und andere Merkmale des Gefäßes aus sehr einfachen Messungen ableiten. Verschiedene Sensorkonfigurationen werden hier dargestellt, wobei die Basiskonfiguration nur eine Sensoreinheit verwendet und ein komplexeres Beispiel vier Sensoren verwendet.
Der Ort einer Seitenverzweigungsöffnung oder Bifurkation ist gekennzeichnet durch eine Änderung in einer Geschwindigkeitsgröße und/oder einer Änderung in der Geschwindigkeitsrichtung. Folglich vergleicht die vorliegende Erfindung das von verschiedenen Sensoren erfasste Signal, die auf dem Katheterschaft platziert sind, und/oder verschiedene Messungen, die von einem Sensor zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf verschiedene Weisen erfasst werden, um die Seitenverzweigungen und Bifurkationen zu identifizieren. Der Vergleich kann getätigt werden durch eine oder eine Kombination von Messungen des Unterschieds in der Geschwindigkeitsgröße, des Unterschieds in dem Geschwindigkeitsvektor und Änderungen in dem räumlichen Gradienten, berechnet zwischen zwei oder mehr Sensoren:
Unterschied in der Geschwindigkeitsgröße, die von zumindest einer Sensoreinheit mit zwei oder mehr Sensoren erfasst wird:
Zumindest zwei Geschwindigkeitsgrößen werden gemessen v₁ und v₂ (durch zwei unterschiedliche Sensoren oder einen Sensor zu unterschiedlichen Zeitpunkten), die entlang des Katheters platziert sind, z. B. können die Sensoren in der in 5 gezeigten Konfiguration sein und können im Wesentlichen jedes Sensorpaar aus der in 12 dargestellten Konfiguration sein. In dieser 12 ist ein Feld S35 von Sensoren, wie beschrieben in 5, auf dem Katheterkörper C9 platziert. Die zwei Sensoren sind vorzugsweise in der gleichen Richtung orientiert.
Die zwei Messungen v₁ und v₂, welche Skalarwerte sind, werden dann subtrahiert: v₁ – v₂
Die Geschwindigkeit, die durch den Sensor in Nähe der Seitenverzweigung (oder Bifurkationen) gemessen werden, werden höher sein als die weiter weg von der Seitenverzweigung, wobei die Spitze in 4 den Fluss vor einer Seitenverzweigung charakterisiert. Sollte der Unterschied positiv sein, wird abgeleitet, dass der Sensor n.1 näher an der Seitenverzweigungsöffnung ist. Sollte die Differenz negativ sein, dann wird der Sensor n.2 als näher an der Seitenverzweigungsöffnung erkannt werden. Sollte die Differenz nicht relevant sein, d. h. einen Absolutwert haben, der kleiner ist als ein Grenzwert, dann werden beide Sensoren entweder in ähnlicher Nähe zu einer Seitenverzweigung oder weit entfernt von solch einem Merkmal sein. In diesem Fall kann die Position der Seitenverzweigung, falls es eine gibt, weiterhin identifiziert werden durch Betrachten des Unterschieds eines anderen Messpaars.
Unterschied in dem Geschwindigkeitsvektor der erhalten wird durch zumindest eine Sensoreinheit mit zwei oder mehr Sensoren:
In dem Fall, dass die Geschwindigkeit gemessen wird durch einen Sensoraufbau wie dargestellt in 6, dann kann die Geschwindigkeitsgröße und ihre Richtung in der Sensorebene identifiziert werden. In diesem Fall kann der Unterschied der zwei Komponenten von zwei unterschiedlichen Messungen, die von irgendeinem Paar von zwei Sensoreinheiten (6) von zum Beispiel der Konfiguration aus 13 berechnet werden
Die Identifikation der Seitenverzweigungen kann auf dem Vergleichen der Geschwindigkeitsgröße, wie bereits in dem obigen Verfahren beschrieben, basieren. Aber die Identifikation kann stabiler gemacht werden, falls auch die Flussrichtung berücksichtig wird, auch wenn das Vorzeichen oder der Sinn nicht bekannt ist. Insbesondere kann dies getan werden durch Vergleichen der x Komponente mit der y Komponente innerhalb einer einzigen Sensoreinheit oder zwischen zwei oder mehr Sensoreinheiten. Wenn eine Messung viel größer ist als die andere können wir folgern, dass der Fluss seine Richtung geändert hat, was das Vorhandensein einer Seitenverzweigung oder einer Bifurkation angibt.
Änderungen in dem räumlichen Gradienten, wobei der Gradient zwischen zwei oder mehr Sensoren berechnet wird:
In diesem Fall ist die Sensoreinheit organisiert, wie dargestellt in 7, und mehrere Sensoreinheiten sind entlang des Katheters versetzt, wie dargestellt in 14. In diesem Fall kann der komplette Geschwindigkeitsvektor in Größe, Richtung und Sinn charakterisiert werden. Und der räumliche Gradient entlang eines Katheters kann definiert werden. ∇v
In diesem Fall kann das System die Position der Seitenverzweigungen und Bifurkationen unter Verwendung der zwei Systeme, wie oben definiert, identifizieren. Aber auch der Flusssinn wird definiert werden. Auf solch eine Weise wird der Sinn des Blutstroms auch bekannt sein, bei bekannter Information, ob der Katheter mit oder gegen den Blutstrom fortschreitet.
11 zeigt das Kombinieren der Messungen, die durch jeden Sensor A4, A3, A5 gemacht werden, wobei es möglich ist, die dreidimensionalen Komponenten der Geschwindigkeit V6 zu identifizieren.
Die mehreren Sensoren oder Sensoreinheiten sind entlang des langgestreckten Körpers oder Katheters platziert, je detaillierter die Beobachtungen werden. 13 zeigt ein Feld S36 von Sensorclustern, wie beschrieben in 6, die auf einem Katheterkörper C10 platziert sind. 14 zeigt ein Feld S37 von Sensorclustern, wie beschrieben in 7, die auf dem Katheterkörper C11 platziert sind.
15 zeigt einen Katheter C12, der verwendet werden kann, um Geräte, wie beispielsweise einen Stent D1, der in der Figur als halbeingesetzt gezeigt ist, einzusetzen: Man kann einen Abschnitt D1.2, der expandiert ist, und einen Abschnitt D1.1, der weiterhin gequetscht ist, identifizieren; in dem chirurgischen Vorgang ist der in das Gefäß eingesetzte Stent vollkommen gequetscht an dem Katheter und wird dann expandiert. Der Stent könnte auch ein Stentventil oder ein Stenttransplantat sein. In diesem Fall können die Sensoren S38, S39, S40 entweder auf dem Katheterkörper, wie in 12, 13, 14 zum Beispiel gezeigt, oder an langen dünnen Drähten W1 platziert sein, die von dem Katheter ausgehen und entlang dem Stent D1 verlaufen.
16 zeigt wie ein Sensorfeld S41, wie beschrieben in 12, 13, 14, mit einem Führungsdraht C13 verwendet werden kann.
17 zeigt wie ein Sensorfeld S42, wie beschrieben in 12, 13, 14, mit einem Schweineschwanzkatheter C14 verwendet werden kann.
18 zeigt wie das Sensorfeld, wie beschrieben in 12, 13, 14, mit einem Katheter verwendet werden kann, der zur Hochfrequenzablation oder zum Messen elektrophysiologischer Aktivität C15 verwendet wird. Die Sensoren, das heißt zumindest eine Sensoreinheit oder ein Sensorcluster, können an der Katheterspitze S43 platziert sein zum Identifizieren der Position von Blutgefäßöffnungen.
19 zeigt Sensoren S44, die auf einem Hauptschaft des Katheters C16 und/oder auf kleinen Kathetern W2 platziert sind, die an dem größeren befestigt sind (19 zeigt nicht strukturelle Elemente, die die Sensoren an der Stelle halten).
20 zeigt wie ein Sensorfeld, wie beschrieben in 12, 13, 14, mit einem Katheter verwendet werden kann, der für die Kannulation eines Gefäßes C17 verwendet wird. Der Sensor kann an der Katheterspitze S45 zum Identifizieren der Position von Blutgefäßöffnungen platziert sein.
21 zeigt einen Fluss F1 in ein Hauptgefäß N1.
22 zeigt wie ein System die Richtung des Flusses mit graphischen Mitteln, z. B. Pfeilen G1, anzeigen kann. Wenn der Fluss in die Seitenverzweigung eintritt, wird, durch Vergleichen der Geschwindigkeit der Sensoren vor und nach der Seitenverzweigung, identifiziert, dass der Fluss in eine Verzweigung eintritt. Die Richtung des Pfeils, der die Flussrichtung repräsentiert, gibt das Ostium an. N2 ist das Hauptgefäß, C18 ist ein Beispiel eines Katheters, S45 ist der Sensor.
23 zeigt das Sensorfeld, wie beschrieben in 12, 13, 14, das mit einem Ballonkatheter verwendet wird, der verwendet wird zum Ausführen einer Angioplastie oder zum Okkludieren eines Gefäßes C17. Der Sensor kann platziert sein auf der Katheterspitze nahe zu dem Ballon B1 oder auf dem Katheterschaft S46 zum Identifizieren der Position von Blutgefäßöffnungen.
24 Die Visualisierung der Flussinformation von dem Sensor oder Sensoren kann dargestellt werden als eine Augmentation eines normalen fluoroskopischen Bilds (G3). Eine Katheterposition kann identifiziert werden mit Techniken der Bildverarbeitung eines fluoroskopischen Bilds und dann kann das Bild automatisch augmentiert werden durch Überlagern eines Bilds des Katheters oder der Sensoranordnung C19 und einer graphischen Darstellung, zum Beispiel Pfeilen, die ein Fluid oder einen Blutfluss G2 repräsentieren. Alternativ können Stäbe ohne Pfeile angezeigt werden, die die Größe des Flusses aber nicht den Sinn des Flusses angeben. Alternativ können andere graphischen Elemente neben der Darstellung des Katheters angezeigt werden, die die Größe des Flusses durch zum Beispiel deren Größe und/oder deren Farbe angeben. Solche andere Elemente können Kreise sein. Das Beispiel aus 24 zeigt mit dem längsten Pfeil einen Maximalwert, welcher deshalb ein räumliches Flussmerkmal, in dem vorliegenden Fall eine Seitenverzweigung, angibt. Der Ort des Pfeils (oder anderes graphisches Element) repräsentiert den Maximalwert, der den Ort des räumlichen Flussmerkmals bezüglich der Sensoranordnung oder des Katheters angibt, und folglich auch in der korrekten räumlichen Beziehung zu dem fluoroskopischen Bild. In anderen Ausführungsformen (nicht gezeigt) werden die Messungs-(oder Unterschieds-)Werte und entsprechende Maximalwerte evaluiert entlang dem Umfang der Sensoranordnung und optional auch dargestellt zum Beispiel in einer sektionalen Darstellung der Sensoranordnung und des Gefäßes in einer Ebene senkrecht zu er Längsachse der Sensoranordnung oder in einer 3D-Darstellung. Der Winkelort einer Seitenverzweigung oder anders räumlichen Flussmerkmals wird angegeben an einem Umfangsort, an dem ein Messwert oder ein Differenzwert ein Grenzwert übersteigt oder ein Maximum erreicht.
Weitere Anwendungen der beschriebenen Sensoren, Einheiten und Cluster oder Gruppen:

• Messung der Endoleckagen innerhalb eines gestenteten Gefäßes. Der an Ort befindliche Sensor nach der Stentimplantierung kann verwendet werden zum Identifizieren von paravalvulären Lecken (TAVI Ventil) und Endolecken in dem EVAR.
• Die Sensoren könnten drahtlos und an Ort gelassen werden in der mit dem Gerät verbundenen Anatomie.
• Das Sensiersystem kann gekoppelt sein mit einem Verfolgungsgerät, das die 3D-Position des Sensors im Raum verfolgen kann, um dadurch eine Flusskarte in zwei oder drei Dimensionen zu erzeugen.

Während die Erfindung in vorliegenden Ausführungsformen beschrieben worden ist, kann verstanden werden, dass die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, sondern auch verschieden ausgebildet und umgesetzt werden kann innerhalb des Umfangs der Ansprüche.

Claims

Flusssensoranordnung (S35, S36, S37, S39, ...) auf einem langgestreckten Körper (C1, C2, C3, ...) zum Messen des Flusses eines Fluids, wobei ein oder mehrere Flusssensoren (S1, S2, S3, ...) auf dem langgestreckten Körper (C1, C2, C3, ...) angeordnet sind, um den Fluss entlang verschiedenen räumlichen Richtungen zu messen.
Flusssensoranordnung nach Anspruch 1, wobei zumindest zwei der Flusssensoren (S1, S2, S3, ...) als Sensoreinheiten angeordnet sind, wobei jede Sensoreinheit zumindest zwei Sensoren (S2, S3) umfasst, die angeordnet sind, um den Fluss entlang im Wesentlichen orthogonal räumlichen Richtungen zu messen.
Flusssensoranordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei zumindest einer der Flusssensoren Untersensoren (S4, S5) umfasst und eine Flussrichtungsvorzeichen-Evaluierungseinheit (CU), die dazu ausgebildet ist, aus Signalen der Untersensoren (S4, S5) das Vorzeichen des Flusses in einer Richtung entlang des Sensors, der die Untersensoren (S4, S5) umfasst, zu ermitteln.
Flusssensoranordnung nach Anspruch 3, wobei die Untersensoren (S4, S5) eines Flusssensors Drahtanemometersensoren sind, deren Drähte in einer kollinearen Reihenfolge angeordnet sind, und wobei die Flussrichtungs-Evaluierungseinheit (CU) dazu ausgebildet ist, die Richtung des Flusses entsprechend den Messsignalen von den Untersensoren (S4, S5) zu ermitteln, und insbesondere aus einem Unterschied in Flusswerten, die von den zwei Untersensoren (S4, S5) ermittelt wurden, wobei der Untersensor, der den geringeren Flusswert zurückgibt, der Richtung entspricht, in welche der Fluss fließt.
Flusssensoranordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Flusssensoren oder die Sensoreinheiten um den Umfang des langgestreckten Körpers (C1, C2, C3, ...) verteilt sind.
Flusssensoranordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Flusssensoren oder die Sensoreinheiten entlang der Längserstreckung des langgestreckten Körpers (C1, C2, C3, ...) verteilt sind.
Flusssensoranordnung nach Anspruch 5 und Anspruch 6, wobei die Flusssensoren oder die Sensoreinheiten als Sensorgruppen angeordnet sind, wobei jede Sensorgruppe zumindest drei Flusssensoren (S6, S7, S8) oder Sensoreinheiten umfasst, die um den Umfang des langgestreckten Körpers (C1, C2, C3, ...) verteilt sind, wobei zumindest zwei solcher Sensorgruppen entlang der Längserstreckung des langgestreckten Körpers (C1, C2, C3, ...) verteilt sind.
Flusssensoranordnung (S35, S36, S37, S39, ...) vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Flusssensor ein Drahtanemometer ist, der elektrisch mit einer Evaluierungseinheit (CU) verbunden ist, die die Temperatur des Flusssensors steuert, und wobei die Evaluierungseinheit (CU) dazu ausgebildet ist, Veränderungen in der Temperatur des Fluids so zu steuern, dass die Flusssensortemperatur der Temperatur des Fluids mit einem Temperaturversatz folgt.
Flusssensoranordnung nach Anspruch 8, die dazu ausgebildet ist, korrigierte Flussmessungswerte für zwei oder mehr Sensoren zu ermitteln unter Verwendung einer gemeinsamen Temperaturmessung (T1) der Temperatur (T_f) des Fluids.
Flusssensoranordnung nach zumindest einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei jede Evaluierungseinheit (CU) eine Brückenschaltung (R1, R2, R3) umfasst, wobei einer der Zweige der Brückenschaltung den entsprechenden Sensordraht (S34) umfasst, und eine Steuerung (D1), die dazu ausgebildet ist, eine Brückenspannung auszubalancieren durch Anlegen von null an eine Steuerungseingangsdifferenz, wobei die Steuerung ferner dazu ausgebildet ist, die Steuerungseingangsdifferenz zu berechnen durch Addieren eines additiven Korrekturwerts zu einer Brückenspannungsdifferenz zwischen Mittelpunktspannungen der Brücke, und den additiven Korrekturwert als eine Funktion der Temperatur des Fluids zu berechnen.
Verfahren zur Verwendung der Flusssensoranordnung (S35, S36, S37, S39, ...) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfassend die Schritte: – Messen von Messwerten für zumindest eine der folgenden Messarten • Flussgeschwindigkeitsgröße gemessen an unterschiedlichen Orten, und • Geschwindigkeitsvektor oder Geschwindigkeitsvektorkomponenten gemessen an unterschiedlichen Orten, und • räumlicher Gradient berechnet zwischen zwei oder mehr Sensoren, – Berechnen und/oder Erzeugen einer visuellen Anzeige (G2) von Unterschieden zwischen Messwerten, das heißt zwischen jeweils Flussgeschwindigkeitsgrößen, Geschwindigkeitsvektoren, Geschwindigkeitsvektorkomponenten und räumlichen Gradienten.
Verfahren nach Anspruch 11, umfassend die Schritte des Berechnens, aus Messwerten, von Unterschiedswerten und Angeben des Vorhandenseins eines räumlichen Flussmerkmals, falls die Differenzwerte einen Grenzwert übersteigen, wobei insbesondere ein räumliches Flussmerkmal eine Seitenverzweigung oder eine Bifurkation in einem Gefäß ist.
Verfahren nach Anspruch 12, umfassend die Schritte des Ermittelns eines räumlichen Orts des räumlichen Flussmerkmals bezüglich der Sensoranordnung, insbesondere durch Ermitteln dieses räumlichen Orts dort zu liegen, wo die Messwerte oder die Differenzwerte zwischen benachbarten Sensoren ein Maximum erreichen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, umfassend den Schritt des Anzeigens einer visuellen Darstellung (G2) von Messwerten und/oder Differenzwerten, die relativ zu einer visuellen Darstellung (C19) der Sensoranordnung oder eines Trägers der Sensoranordnung, wie beispielsweise eines Katheters, positioniert sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, umfassend die Schritte – Erhalten von Flussmessungen (A3, A4, A5) von drei oder mehr Flusssensoren; – aus den Werten der Flussmessungen und aus Information über den relativen räumlichen Ort der Flusssensoren, Ermitteln einer Richtung des Flusses in drei Dimensionen (V6) an einer oder mehreren Positionen der Flusssensoranordnung.