DE112021005707T5

DE112021005707T5 - Katheter, kathetersystem und verarbeitungssystem zur bestimmung von parametern während eines gewebepunktuierenden prozesses

Info

Publication number: DE112021005707T5
Application number: DE112021005707.3T
Authority: DE
Inventors: Yitzhack Schwartz; Zalman Ibragimov; Mike Berry
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2020-10-29
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2023-08-17
Also published as: CN116437852A; US20230390529A1; WO2022090436A1; EP3991668A1

Abstract

Ein Katheter, ein Kathetersystem und ein den Katheter oder das Kathetersystem einschließendes Verarbeitungssystem zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter einer anatomischen Struktur innerhalb einer Region von Interesse. Der Katheter umfasst mindestens zwei Elektroden. Die elektrischen Antworten von mindestens zwei Elektroden, die auf einem Katheter mit festem Abstand zueinander angebracht sind, werden überwacht und zur Ableitung der Parameter verwendet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der medizinischen Katheter und Verfahren zu deren Verwendung bei gewebepunktuierenden Eingriffen, insbesondere bei Eingriffen zur Punktion von kardialem Gewebe.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Verschiedene kardiale Therapieeingriffe, die auf der linken Seite des Herzens durchgeführt werden, wie beispielsweise die Pulmonalvenenablation (PV), der Verschluss des linken Atriumanhangs und die perkutane Mitralklappenreparatur, werden in der Regel mit einem transseptalen Punktionseingriff (TP) durchgeführt, um vom rechten Atrium (RA) aus auf den linken Atrium (LA) des Herzens zuzugreifen.
Bei einem TP-Eingriff wird ein Punktionssystem verwendet, um einen Kanal oder ein Loch in der Fossa ovalis (FO) zu schaffen, die sich im interatrialen Septum (IAS) zwischen dem rechten und linken Atrium befindet. Katheter und Zuführsysteme können durch diesen Kanal oder dieses Loch platziert werden, um das IAS sicher zu durchqueren und in das LA eingeführt zu werden. Der Zugriff auf das LA ohne einen TP-Eingriff ist ein ziemlich schwieriger oder mühsamer Prozess. Es gibt auch andere gewebepunktuierende Prozesse.
Es besteht daher der Wunsch, die Leistung eines gewebepunktuierende Prozesses und insbesondere die eines TP-Prozesses zu verbessern. Die erfolgreiche Durchführung eines Punktionsprozesses hängt direkt von der Genauigkeit, Gültigkeit und Angemessenheit der Informationen über die verwendeten Punktionssysteme und -vorrichtung und/oder das umgebende Gewebe ab.
TP-Eingriffe werden derzeit unter Fluoroskopie (Röntgen) und/oder Ultraschall (im Falle der Perforation des IAS, entweder durch transösophageale oder intrakardiale Echokardiographie) durchgeführt. Es wäre von Vorteil, die Bestimmung von Informationen über den TP-Prozess zu verbessern, z. B. Informationen über das Gewebe, das eine Punktionsvorrichtung umgibt, ohne den Einsatz solcher Röntgen- oder USbasierten Technologien.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die elektrische Verfolgung von Teilen von Punktionsvorrichtungen ist zwar in der Technik beschrieben, z. B. in der chinesischen Patentanmeldung CN210158675 U und im Journal Interventional Cardiac Electrophysiology (2011) Band 30, Seiten 37 bis 44, aber die Erfinder haben erkannt, dass einige Gesichtspunkte des Eingriffs, wie beispielsweise die Bildgebung einer zu punktierenden Struktur oder deren Abbildung während der Punktion, nach wie vor den Einsatz von Röntgen- und/oder US-Techniken oder anderen Vorrichtungen erfordern würden, die typischerweise nicht Teil der Punktionsvorrichtung sind und somit die Durchführung des Eingriffs erschweren.
Die vorliegende Offenbarung erkennt an, dass eine vollständiger Punktionseingriff, der ohne Röntgen- oder US-basierte Bildgebung sowie andere Bildgebungsmodalitäten durchgeführt wird, durch einen speziell entwickelten Katheter oder ein speziell entwickeltes Kathetersystem zur Verwendung bei einem solchen Punktionseingriff ermöglicht werden kann.
Die Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und stellt Katheter, Kathetersysteme sowie deren Verwendung mit Verarbeitungssystemen und medizinischen Systemen, die konfiguriert sind, um mit solchen Kathetern und Kathetersystemen zu kommunizieren, sowie Verfahren, die optional in Computerprogrammen verkörpert sind, zum Betrieb solcher Systeme bereit.
Die vorliegende Offenbarung schlägt Mechanismen und Konzepte für den Einsatz dielektrisch basierter Sensorik und/oder dielektrisch basierter anatomischer Bildgebung während eines Punktionsprozesses (manchmal auch als Penetration bezeichnet) im Allgemeinen und eines TP-Prozesses im Besonderen vor. Die vorgeschlagenen Ansätze können vorteilhafterweise die Notwendigkeit der Durchführung von Fluoroskopie und/oder Ultraschallbildgebung während eines Punktionsvorgangs vermeiden und dadurch die nachteiligen Auswirkungen auf den Patienten verringern und/oder die Kosten des Verfahrens sowie die Dauer des Verfahrens reduzieren.
Insbesondere wird in der vorliegenden Offenbarung vorgeschlagen, Elektroden eines Katheters oder einer Punktionsvorrichtung als interne Elektroden zur Erfassung elektrischer Felder innerhalb einer anatomischen Struktur zu behandeln. Bei den elektrischen Feldern handelt es sich um künstlich erzeugte elektrische Felder (d. h. nicht um elektrische Felder, die von der zu untersuchenden biologischen Einheit erzeugt werden), die z. B. mit externen Körperelektroden angelegt werden. Die elektrische(n) Antwort(en) der Elektroden kann/können zur Ableitung oder Messung eines oder mehrerer Parameter des Katheters oder der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur verwendet werden.
Nach einem ersten Gesichtspunkt der Offenbarung wird ein Katheter (90) zur Verwendung (zur Verwendung konfiguriert) bei einem gewebepunktuierenden Eingriff bereitgestellt. Der Katheter weist einen röhrenförmigen Körper mit einer axialen Länge, einem distalen Ende und einem Lumen auf, das sich von einer Öffnung am distalen Ende entlang mindestens eines Teils der axialen Länge erstreckt. Der Katheter kann ein proximales Ende mit einer weiteren Öffnung aufweisen, die ebenfalls Zugang zum Lumen bietet. Das Lumen ist konfiguriert, um eine gewebepunktuierende Vorrichtung verschiebbar aufzunehmen, sodass die gewebepunktuierende Vorrichtung von einem Benutzer durch die Öffnung und über das distale Ende des Katheters hinaus aus dem Katheter ausgezogen werden kann oder durch die Öffnung in den Katheter eingezogen werden kann. Üblicherweise handelt es sich bei den gewebepunktuierende Vorrichtungen um Nadeln mit scharfer Spitze, wie sie in der Technik bekannt sind, oder um Nadeln mit einer (unipolaren) Elektrode an der Spitze, um eine durch elektrische Energie gestützte Punktion des Gewebes bereitzustellen. Der Katheter umfasst eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode am distalen Ende, wobei die erste Elektrode von der zweiten Elektrode mit einem festen Elektrodenabstand beabstandet ist. Zum Beispiel können beide Elektroden in Bezug zueinander fest angebracht werden. Sie können am distalen Ende des Katheters fest angebracht werden.
Der Katheter kann Mittel zur Übertragung elektrischer Signale einschließen, um erfasste elektrische Signale zu einem proximalen Ende des Katheters zu übertragen. An diesem Ende können die Übertragungsmittel mit Verbindern verbunden werden, um die Elektroden mit einem Verarbeitungssystem, wie es z. B. hierin definiert ist, zu verbinden.
Wenn der Katheter und die Elektroden in Gebrauch sind und sich innerhalb einer Region von Interesse eines Subjekts befinden, an das ein elektrisches Feld angelegt wird, sind die ersten und zweiten Elektroden in der Lage, elektrische Signale zu erfassen, die durch die angelegten elektrischen Felder verursacht werden. Die Elektrodensignale können von einem Verarbeitungssystem verwendet werden, um die gewünschten Parameter von Vorrichtungen und/oder Gewebe zu bestimmen.
Elektroden mit festen Abständen am Ende der Punktionsvorrichtung weisen den Vorteil auf, dass sie für die anatomische Bildgebung von zu punktierenden Gewebestrukturen wie beispielsweise des RA oder Teilen davon wie dem IAS oder der FO verwendet werden können. Die anatomische Bildgebung erfordert eine Übersetzung der von den Elektroden erfassten elektrischen Parameter, die für die angelegten elektrischen Felder repräsentativ sind, in Positionskoordinaten, wie im Folgenden näher erläutert. In der Regel wird zu diesem Zweck eine Kalibrierung der Elektroden durchgeführt. Elektroden mit nicht festen Abständen sind weniger geeignet und schwer zu kalibrieren. Weitere Vorteile werden im Folgenden beschrieben.
In einigen Beispielen schließt der röhrenförmige Körper einen verjüngten Abschnitt am distalen Ende ein und mindestens eine der ersten und zweiten Elektroden kann innerhalb des verjüngten Abschnitts positioniert werden. An der Spitze des verjüngten Abschnitts kann sich eine Elektrode (z. B. die erste Elektrode) befinden. Der verjüngte Abschnitt kann dazu dienen, ein Punktionsloch im Gewebe zu erweitern. In einigen Beispielen umfasst der Katheter einen Dilatator oder ist ein Dilatator, der den verjüngten Abschnitt aufweist. Elektroden an einem solchen verjüngten Abschnitt aufzuweisen, ist vorteilhaft, da der Katheter mit dem verjüngten Abschnitt nun nicht nur für die anatomische Bildgebung verwendet werden kann, sondern auch als Sensor verwendet werden kann, der im angelegten Feld verfolgt werden kann, um seine Lage und/oder Ausrichtung in Bezug auf ein anatomisches Bild des Gewebes zu bestimmen.
In einigen Beispielen von Kathetern kann es mehr als zwei Elektroden am distalen Ende geben, die jeweils von mindestens einer anderen Elektrode am distalen Ende beabstandet sind. Mehr feste Abstände können ein besseres Mapping und eine genauere Bestimmung der Lage oder Ausrichtung bereitstellen.
Die Elektroden (wie beispielsweise die ersten und zweiten Elektroden) können mindestens in der axialen Längsrichtung voneinander beabstandet sein. Dies ermöglicht die anatomische Bildgebung und die Bestimmung der axialen Lage und Biegung (Neigung und Gier) des Katheters. In einigen Beispielen können die Elektroden zusätzlich oder alternativ in einer oder zwei nicht parallelen lateralen Richtungen voneinander beabstandet sein. Es kann auch Elektroden geben, die in axialer Richtung beabstandet sind, während andere in einer oder zwei nicht parallelen lateralen Richtungen beabstandet sind. Lateral voneinander beabstandete Elektroden ermöglichen die Rollenausrichtung um die axiale Richtung.
In einigen Beispielen eines Katheters sind alle oder einige Elektroden zylindrische Elektroden, deren Zylinderachsen parallel zur Längsachse des Katheters verlaufen. Mindestens eine Elektrodenabmessung wie beispielsweise die Breite oder Länge kann z. B. zwischen 0,5 und 3 mm betragen.
In einigen Beispielen umfasst der Katheter Mittel, die konfiguriert sind, um mindestens das distale Ende des Katheters steuern zu können. Solche Mittel können Zugdrähte und ein handgehaltenes Drahtmanipulationssystem einschließen, wie sie in der Technik bekannt sind. Das Lenken kann die Ablenkung der Spitze in eine oder zwei Richtungen einschließen, wie in der Technik bekannt ist. Die Lenkung ist nicht nur für die Navigation des distalen Endes des Katheters zu einer bestimmten Lage in der Nähe einer anatomischen Struktur nützlich, sondern auch für die anatomische Bildgebung, die eine Sondierung des elektrischen Feldes an mehreren Lagen in einem untersuchten anatomischen Hohlraum erfordern kann.
Die vorliegende Offenbarung stellt auch ein Kathetersystem bereit, das einen hierin definierten Katheter und mindestens eines der folgenden Elemente umfasst: einen Einführungskatheter und eine gewebepunktuierende Vorrichtung. Der Einführungskatheter weist ein röhrenförmiges Element mit einem Hohlraum darin auf, der sich zwischen einer Öffnung an seinem distalen Ende und einer Öffnung an einem proximalen Ende erstreckt. Der Hohlraum ist konfiguriert, um den Katheter, wie hierin definiert, verschiebbar aufzunehmen. Die gewebepunktuierende Vorrichtung schließt eine distale Spitze ein, die als dritte Elektrode betrieben werden kann.
Das System kann eine zusammengesetzte Konfiguration darstellen, bei der sich der Katheter innerhalb des Einführungskatheters befindet und/oder eine gewebepunktuierende Vorrichtung innerhalb des Katheters angeordnet ist. Die Komponenten eines solchen Systems können jedoch auch als separate Teile eines Bausatzes oder in einer anderen Konfiguration vorliegen.
Der Einführungskatheter kann Mittel zur Übertragung elektrischer Signale einschließen, um erfasste elektrische Signale zu einem proximalen Ende des Katheters zu übertragen. An diesem Ende können die Übertragungsmittel mit Verbindern verbunden werden, um die Elektroden mit einem Verarbeitungssystem, wie es z. B. hierin definiert ist, zu verbinden.
In einigen Beispielen eines Einführungskatheters sind Mittel zur Lenkung mindestens des distalen Endes des Einführungskatheters vorhanden. Diese Mittel können dieselben sein, die vorstehend für den Katheter beschrieben wurden.
In einigen Beispielen von Kathetersystemen umfasst der Einführungskatheter weitere Elektroden, wobei mindestens zwei Elektroden in einem festen Abstand zueinander angeordnet sind. Zum Beispiel kann der Einführungskatheter einschließen: eine vierte Elektrode und eine fünfte Elektrode an seinem distalen Ende, sodass die vierte Elektrode von der fünften Elektrode mit einem festen Elektrodenabstand beabstandet ist. Wie bereits für die Elektroden auf dem Katheter erläutert, können die Elektroden auf dem Einführungskatheter alternativ oder zusätzlich für die anatomische Bildgebung und/oder die Lage- und Ausrichtungserkennung verwendet werden, wenn dieser in Gebrauch ist. Es kann bestimmt werden, ob sich ein Katheter, wie beispielsweise ein Dilatator, innerhalb eines Einführungskatheters befindet oder aus dem Einführungskatheter herausragt. Es ist zu beachten, dass Katheter im Allgemeinen aus Kunststoffen hergestellt werden, die elektrische Felder abschirmen können.
In einigen Beispielen eines Katheters, wie hierin vorstehend definiert, ist der Katheter ein Einführungskatheter, der ein röhrenförmiges Element mit einem Hohlraum darin aufweist, der sich zwischen einer Öffnung an seinem distalen Ende und einer Öffnung an seinem proximalen Ende erstreckt, wobei der Hohlraum konfiguriert ist, um einen weiteren Katheter, wie zum Beispiel einen Dilatator, verschiebbar aufzunehmen. In diesen Beispielen umfasst der Einführungskatheter die ersten und zweiten Elektroden am distalen Ende. Diese Beispiele stellen die Vorteile der anatomischen Bildgebung und der Lage- und Ausrichtungsverfolgung bereit, ohne dass ein Dilatator mit Elektroden verwendet werden muss. Schließlich kann eine Elektrodennadel, wie sie hierin definiert ist, verwendet werden, um eine Spitze des Dilatators zu lokalisieren, wenn sich die Elektrode ganz in der Nähe der Spitze und gerade außerhalb des Dilatators befindet.
Der Einführungskatheter kann Lenkmittel umfassen, die konfiguriert sind, um mindestens das distale Ende zu lenken, wie es hierin für den Katheter bereits beschrieben wurde. Die Lenkung ist nützlich für die anatomische Bildgebung und/oder die Navigation des Katheters durch den Benutzer.
Einige der hierin definierten Kathetersysteme umfassen den Einführungskatheter mit den festen Elektroden, die im Abstand voneinander angeordnet sind, und mindestens eines der folgenden Elemente: einen Dilatator ohne Elektroden und eine gewebepunktuierende Vorrichtung. Der Dilatator schließt einen röhrenförmigen Körper mit einer axialen Länge und einem distalen Ende und einem Dilatatorlumen, das sich von einer Öffnung am distalen Ende entlang mindestens eines Teils der axialen Länge erstreckt, ein. Das Dilatatorlumen ist konfiguriert, um eine gewebepunktuierende Vorrichtung (120) verschiebbar aufzunehmen, sodass die gewebepunktuierende Vorrichtung von einem Benutzer durch die Öffnung und über das distale Ende hinaus aus dem Dilatator ausgezogen oder in den Dilatator eingezogen werden kann. Die gewebepunktuierende Vorrichtung schließt eine distale Spitze ein, die als dritte Elektrode betrieben werden kann.
In einigen Beispielen umfasst ein Katheter oder Einführungskatheter eine Verankerungsstruktur am distalen Ende des Katheters, die reversibel aus dem Katheter oder Einführungskatheter ausziehbar ist und die mindestens eine weitere Elektrode umfasst. Die Verankerungsstruktur kann verwendet werden, um den Katheter oder Einführungskatheter an einer anatomischen Struktur zu verankern. Sie kann zum Beispiel an der FO eines IAS verankert werden. Es gibt transseptale Punktionskathetersysteme, die einen geschlungenen Draht als Verankerungsstruktur zur Verankerung an der FO aufweisen. Die Verankerungsstruktur stellt eine erhöhte Positions- und/oder Ausrichtungsstabilität des distalen Endes des Katheters oder Kathetersystems während eines Eingriffs bereit. Es ist vorteilhaft, eine Elektrode als Positionssensor aufzuweisen.
Die Schleife kann aus einem elektrisch leitenden Material (z. B. Metall) bestehen, das elektrisch adressierbar ist.
Die Offenbarung stellt ein Verarbeitungssystem zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter des Gewebes einer anatomischen Struktur innerhalb einer Region von Interesse und optional eines oder mehrerer Parameter des Katheters bereit, unter Verwendung elektrischer Antworten, die von Elektroden eines Katheters und/oder Einführungskatheters, wie hierin definiert, empfangen oder erhalten werden. Das Verarbeitungssystem umfasst: eine Schnittstelle, die mit zwei oder mehr Elektroden eines Katheters verbunden werden kann, wie beispielsweise mindestens die ersten und zweiten oder die dritten und vierten Elektroden des Katheters und/oder Einführungskatheters. Die Schnittstelle ist konfiguriert, um elektrische Antworten von den Elektroden zu empfangen oder zu erhalten, wie beispielsweise mindestens: erste elektrische Antworten, die für die innerhalb der Region von Interesse induzierten elektrischen Felder repräsentativ sind; und zweite elektrische Antworten auf die elektrischen Felder, wobei die ersten und zweiten elektrischen Antworten von den ersten bzw. zweiten Elektroden oder den vierten bzw. fünften Elektroden empfangen bzw. erhalten werden. Das Verarbeitungssystem umfasst ferner eine Prozessorschaltung, die mit der Schnittstelle kommuniziert und konfiguriert ist, um den einen oder die mehreren Parameter basierend auf mindestens den ersten und zweiten elektrischen Antworten zu bestimmen. Das Verarbeitungssystem umfasst optional einen Ausgang, der konfiguriert ist, um Daten, die für den einen oder die mehreren Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur repräsentativ sind, basierend auf mindestens den ersten und zweiten elektrischen Antworten auszugeben. Der Ausgang ist kommunikativ mit dem Verarbeitungssystem gekoppelt.
Der Ausgang kann für die Kopplung mit einer Benutzerschnittstelle konfiguriert werden, wie beispielsweise einer Anzeigevorrichtung
In einigen Beispielen eines Verarbeitungssystems umfassen die ersten elektrischen Antworten erste und dritte elektrische Antworten, die für die in der Region von Interesse induzierten elektrischen Felder repräsentativ sind, und die zweiten elektrischen Antworten umfassen zweite und vierte Antworten, die für die in der Region von Interesse induzierten elektrischen Felder repräsentativ sind, wobei die ersten und zweiten elektrischen Antworten von den ersten bzw. zweiten Elektroden empfangen oder erhalten werden und die vierten und fünften elektrischen Antworten von den vierten bzw. fünften Elektroden empfangen oder erhalten werden. Die Prozessorschaltung ist dann konfiguriert, um den einen oder die mehreren Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur basierend auf mindestens der ersten, zweiten, vierten und fünften elektrischen Antwort zu bestimmen. In einem solchen Fall werden die Elektrodenantworten mehrerer Elektroden mit mehreren festen Abständen zu den Parametern verarbeitet, was zu einer besseren Qualität der Parameter führen kann.
In einigen Beispielen umfasst der eine oder umfassen die mehreren Parameter eine anatomische Darstellung der anatomischen Struktur. Die Darstellung kann ein Bild einer anatomischen Struktur sein. Die Darstellung kann ein Modell der anatomischen Struktur in einem Koordinatensystem sein. Zusätzlich können die Parameter Verfolgungsdaten eines Katheters und optional einer Punktionsvorrichtung umfassen. Die Verfolgungsdaten können Koordinaten von Elektroden des Katheters in einem Bild des Koordinatensystems sein, in dem eine anatomische Darstellung vorhanden ist.
Die Prozessorschaltung kann ferner konfiguriert sein, um aus einer Nachschlagetabelle Kalibrierungsdaten zu empfangen, die für jeden festen Elektrodenabstand eine oder mehrere Korrelationen zwischen dem festen Elektrodenabstand und Parametern umfassen, die elektrische Felder darstellen, die an den durch die festen Elektrodenabstände beabstandeten Elektroden gemessen werden. Die Prozessorschaltung kann ferner konfiguriert sein, um die anatomische Darstellung der anatomischen Struktur aus den ersten und zweiten Daten unter Verwendung der Kalibrierungsdaten zu bestimmen.
Die Offenbarung stellt ferner ein computerimplementiertes Verfahren zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter des Gewebes einer anatomischen Struktur innerhalb einer Region von Interesse unter Verwendung elektrischer Antworten, die von Elektroden eines wie hierin definierten Katheters oder Einführungskatheters empfangen oder erhalten werden, bereit. Das computerimplementierte Verfahren umfasst den folgenden Schritt: Empfangen oder Erhalten, durch ein Verarbeitungssystem, von: ersten elektrischen Antworten, die für die innerhalb der Region von Interesse induzierten elektrischen Felder repräsentativ sind; und zweite elektrische Antworten auf die elektrischen Felder, wobei die ersten und zweiten elektrischen Antworten von den ersten bzw. zweiten Elektroden oder den vierten bzw. fünften Elektroden empfangen bzw. erhalten werden. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen des einen oder der mehreren Parameter des Gewebes einer anatomischen Struktur innerhalb einer Region von Interesse basierend auf den ersten und zweiten elektrischen Antworten durch eine Prozessorschaltung des Verarbeitungssystems. Das Verfahren schließt ferner den optionalen Schritt des Bereitstellens von Daten ein, die repräsentativ für den einen oder die mehreren Parameter des Gewebes der anatomischen Struktur sind, basierend auf mindestens den ersten und zweiten elektrischen Antworten.
In einigen Beispielen des computerimplementierten Verfahrens umfasst der eine oder die mehreren Parameter Merkmale, wie sie für das hierin beschriebene System zuvor und danach beschrieben wurden.
Das computerimplementierte Verfahren kann ferner so definiert sein, dass die Prozessorschaltung ferner konfiguriert ist, um Schritte durchzuführen, um aus einer Nachschlagetabelle Kalibrierungsdaten zu empfangen, die für jeden festen Elektrodenabstand eine oder mehrere Korrelationen zwischen dem festen Elektrodenabstand und Parametern umfassen, die elektrische Felder darstellen, die an den durch die festen Elektrodenabstände beabstandeten Elektroden gemessen werden. In diesem Fall basiert der Schritt des Bestimmens des einen oder der mehreren Parameter des Gewebes einer anatomischen Struktur innerhalb einer Region von Interesse weiterhin auf den Kalibrierungsdaten.
Die Offenbarung stellt ein Computerprogrammprodukt bereit, das Anweisungen umfasst, die, wenn sie von einem Verarbeitungssystem ausgeführt werden, das Verarbeitungssystem veranlassen, die hierin definierten computerimplementierten Verfahren auszuführen. Das Computerprogrammprodukt kann auf einer Speichervorrichtung, einem nicht-transitorischen Speichermedium, einem Computernetzwerk oder anderen Mitteln gespeichert werden. Ein solches Medium kann von der Prozessorschaltung gelesen werden.
Die nun folgenden Beispiele können in Verbindung mit anderen beschriebenen Gesichtspunkten und Beispielen verwendet werden, sie können aber auch unabhängig von den zuvor beschriebenen Gesichtspunkten und Beispielen sein. Die Offenbarung stellt daher auch Beispiele für ein Verarbeitungssystem zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter einer Punktionsvorrichtung, die eine Hülle umfasst, in der sich eine Nadel mit einem distalen Ende zum Durchdringen von Gewebe einer anatomischen Struktur untergebracht ist, und/oder Parametern des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur bereit.
Das Verarbeitungssystem umfasst: eine Eingabeschnittstelle, die konfiguriert ist, um zu erhalten: an einem ersten Eingang und von dem distalen Ende der Nadel einen ersten Satz von einer oder mehreren elektrischen Antworten des distalen Endes der Nadel auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder, wobei das distale Ende der Nadel aus einem Material besteht, das auf Änderungen in einem elektrischen Feld reagiert; an einem zweiten Eingang und von einer ersten Elektrode, die an der Hülle angebracht ist, einen zweiten Satz von oder mehrere elektrische Antworten der ersten Elektrode auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder; an einem dritten Eingang und von einer zweiten Elektrode, die an der Hülle angebracht ist, einen dritten Satz von einer oder mehreren elektrischen Antworten der zweiten Elektrode auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder; und eine Prozessorschaltung, die konfiguriert ist, um einen oder mehrere Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur unter Verwendung mindestens des ersten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten, des zweiten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten und des dritten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten zu bestimmen.
In der vorliegenden Offenbarung wurde erkannt, dass das distale Ende einer Punktionsvorrichtung vorteilhaft als Elektrode zur Überwachung der in der anatomischen Struktur induzierten elektrischen Felder behandelt werden kann. Dies erleichtert die Verwendung des distalen Endes des Einstichs zur Bestimmung der Eigenschaften der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes.
Insbesondere wird anerkannt, dass die Kombination der elektrischen Antworten eines distalen Endes der Nadel und zweier Elektroden an einer Hülle der Punktionsvorrichtung nützliche Informationen zur Unterstützung bei der Durchführung eines penetrierenden Prozesses, wie beispielsweise eines transseptalen Eingriffs, bereitstellen kann. Die Verwendung von zwei hüllenbasierten Elektroden ermöglicht vorteilhafterweise die Verfolgung der Hülle (und insbesondere einer Richtung, in die eine in der Hülle untergebrachte Nadel zeigt, selbst wenn sie vollständig von der Hülle bedeckt ist), während die Verwendung der Nadel als Elektrode die Verfolgung der Position der Nadel beim Austritt aus der Hülle ermöglicht (wobei die Position unter Verwendung der Hüllenelektrode(n) definiert werden kann).
Die elektrische(n) Antwort(en) könnte(n) beispielsweise verfolgt werden, um die Lage des distalen Endes und/oder der Hülle der penetrierenden Vorrichtung zu überwachen. So kann sichergestellt werden, dass die Punktionsvorrichtung zu einer geeigneten Lage manövriert wird und dass das richtige Gewebe punktiert wird.
In einem besonders vorteilhaften Beispiel könnten die elektrischen Antworten der an der Hülle angebrachten Elektroden verfolgt werden, um einen bildgebenden Prozess der anatomischen Struktur durchzuführen, um so ein anatomisches Modell der anatomischen Struktur zu erstellen. Das bedeutet, dass ein und dieselbe Vorrichtung sowohl für das Mapping der anatomischen Struktur als auch für die Punktion verwendet werden kann. Dadurch wird die Anzahl der in die Person einzuführenden Objekte reduziert und damit auch die Gefahr einer möglichen Infektion oder Kreuzkontamination reduziert.
Als weiteres Beispiel könnte die elektrische Antwort bzw. können die elektrischen Antworten verfolgt werden, um eine Gewebedicke in der Nähe des distalen Endes abzuleiten, wodurch eine Vereinfachung der Verfolgung einer geeigneten Lage zum Durchdringen des Gewebes erreicht wird (z. B. für eine besonderes einfache Schaffung eines Durchgangsloch im Gewebe). Ein weiteres Beispiel ist, dass die elektrische(n) Antwort(en) verarbeitet werden können, um festzustellen, wann das distale Ende mit dem Gewebe in Kontakt kommt, was die Verfolgung eines Punktionsprozesses erleichtert.
Geeignete Beispiele für Materialien, die auf Veränderungen in einem elektrischen Feld reagieren, können Metalle medizinischer Qualität wie Titan, (chirurgischer) Edelstahl oder Kobalt-Chrom-Legierungen einschließen; sowie andere geeignete Materialien. Das Material, das auf Veränderungen reagiert (für das distale Ende der Nadel), sollte stabil genug sein, um das Gewebe zu durchstechen.
Das distale Ende der Nadel ist für die Punktion von Gewebe vorgesehen, z. B. durch eine entsprechend geformte und/oder scharfe Struktur für die Punktion von Gewebe.
Die Nadel ist in einer Hülle untergebracht, z. B. einem weitgehend zylindrischen Element, durch das die Nadel gefädelt wird. Die Hülle kann dazu dienen, das die Nadel umgebende Gewebe von ihrem distalen Ende aus zu schützen, bis eine gewünschte Lage oder Zone für die Durchführung eines penetrierenden Prozesses mit der Punktionsvorrichtung erreicht ist.
Durch die Überwachung eines oder mehrerer Parameter des umgebenden Gewebes und/oder der Hülle unter Verwendung der an der Hülle angebrachten Elektrode können zusätzliche Informationen zur Verwendung in einem Punktionsprozess gewonnen werden, z. B. die relative Lage der Hülle während eines Punktionsprozesses. Dies kann die Identifizierung der Lage der Punktionsvorrichtung erleichtern, z. B. während des Transports zur gewünschten Lage, und/oder zur Bestimmung von Eigenschaften des umgebenden Gewebes in Verbindung mit dem distalen Ende der Nadel verwendet werden.
Die vorliegende Offenbarung erleichtert dadurch einen Mechanismus zur Bestimmung klinisch nützlicher Eigenschaften von Gewebe und/oder der Punktionsvorrichtung.
Das Verarbeitungssystem kann ferner eine Ausgabeschnittstelle umfassen, die konfiguriert ist, um einer weiteren Vorrichtung ein Ausgabesignal bereitzustellen, das auf den einen oder die mehreren ermittelten Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur reagiert. Die weitere Vorrichtung kann zum Beispiel eine Benutzerschnittstelle, einen Speicher, ein weiteres Verarbeitungssystem, ein Warnsystem oder jede andere geeignete weitere Vorrichtung zum Empfang eines Ausgabesignals umfassen.
Das Verarbeitungssystem kann ferner konfiguriert sein, um auf einer Benutzerschnittstelle eine visuelle Darstellung des einen oder der mehreren ermittelten Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes anzuzeigen. Die Anzeige einer visuellen Darstellung der ermittelten Parameter kann einem Arzt, der z. B. einen Punktionsvorgang der Punktionsvorrichtung steuert, nützliche klinische Informationen bereitstellen, die diesem die Steuerung der Punktionsvorrichtung erleichtern, um ein gewünschtes medizinisches Ziel zu erreichen, z. B. die Punktion oder die Durchstechung von Gewebe. Diese Informationen können einem Arzt bei der Durchführung einer technischen Aufgabe zuverlässig helfen.
Der eine oder mehrere Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes können eine relative Position der Hülse und/oder der Nadel in Bezug auf die anatomische Struktur umfassen. Das Bestimmen einer Lage der Punktionsvorrichtung ist klinisch hilfreich, um sicherzustellen, dass die korrekte Punktionslage für das Gewebe identifiziert wurde, und um (z. B. für die spätere Verwendung) eine Lage zu markieren, an der die Punktionsvorrichtung punktiert hat. Die vorgeschlagene Offenbarung erleichtert somit die Kenntnis über die Position einer Punktion, die von einer Punktionsvorrichtung durchgeführt wird.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen umfassen der eine oder die mehreren Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes eine Ausrichtung/Richtung der Hülse und/oder der Nadel. Dies erleichtert die Verfolgung der Nadelbewegung während des transseptalen Eingriffs, z. B. um sicherzustellen, dass sich die Nadel zur Durchführung der transseptalen Punktion in die richtige Richtung bewegt.
In einigen Ausführungsformen ist die Eingabeschnittstelle ferner konfiguriert, um an einem vierten Eingang und von einem Modellierungssystem oder -speicher ein anatomisches Modell der anatomischen Struktur zu erhalten, und der eine oder die mehreren Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes umfassen eine relative Lage der Hülse und/oder Nadel in Bezug auf das anatomische Modell der anatomischen Struktur.
Der Fachmann wird verstehen, dass die Bestimmung einer relativen Lage der Punktionsvorrichtung in Bezug auf das anatomische Modell praktisch gleichbedeutend ist mit der Bestimmung einer relativen Lage der Punktionsvorrichtung in Bezug auf die anatomische Struktur, da das anatomische Modell eine Beschreibung der anatomischen Struktur in kodierter Form oder Computersprache ist.
In einigen Beispielen wird das anatomische Modell der anatomischen Struktur durch Überwachung der Lage einer oder mehrerer Elektroden, die auf einer intraluminalen Vorrichtung angebracht sind, erzeugt. Auf diese Art und Weise kann die Position des distalen Endes der Nadel in demselben virtuellen Raum abgeleitet werden, der auch für die Erstellung des anatomischen Modells der anatomischen Struktur verwendet wurde. Dies erleichtert die Bestimmung der relativen Lage des distalen Endes zum anatomischen Modell.
Das Verarbeitungssystem kann angepasst werden, wobei die erste oder zweite Elektrode eine Verankerungsstruktur umfasst, die konfiguriert ist, um die Hülle während eines penetrierenden Eingriffs der Punktionsvorrichtung an das Gewebe zu befestigen oder zu koppeln.
Einige Hüllen für Punktionsvorrichtungen können eine Verankerungsstruktur umfassen, welche die Hülle während eines Punktionsprozesses mit dem Gewebe verbindet oder verankert (z. B. um eine Bewegung der Hülle und/oder der Punktionsvorrichtung während des Punktionsprozesses zu reduzieren). Die Verankerungsstruktur kann auch dazu verwendet werden, Spannung auf das Gewebe auszuüben, um die Punktion des Gewebes mit der Punktionsvorrichtung zu unterstützen.
Die vorliegende Offenbarung erkennt an, dass diese Verankerungsstruktur für die Verwendung als Elektrode umgewidmet werden kann und dadurch zusätzliche Informationen (in Form von elektrischen Antworten) zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter der Punktionsvorrichtung bereitstellen kann. Diese zusätzlichen Informationen können klinisch nützlich sein. Dies reduziert auch die Anzahl der Elektroden, die an der Hülle positioniert werden müssen, z. B. wenn die Hülle nur die Verankerungsstruktur und eine weitere Hüllenelektrode umfasst.
In einigen Beispielen ist die Verankerungsstruktur relativ zu anderen Komponenten der Hülle beweglich. Die Verankerungsstruktur kann dabei zum Beispiel dazu verwendet werden, die Hülle gegen das Gewebe abzustützen oder das Gewebe von der Hülle wegzudrücken. Die Verankerungsstruktur kann eine Materialschleife umfassen, z. B. eine Schleife aus (medizinischem) Metall. Die Bewegung der Hülle kann vordefinierten mechanischen Eigenschaften folgen.
Es wird auch ein medizinisches System zum Durchdringen von Gewebe eines Subjekts vorgeschlagen, wobei das medizinische System umfasst: eine Punktionsvorrichtung, die umfasst: eine Nadel mit einem distalen Ende zum Durchdringen von Gewebe einer anatomischen Struktur, wobei das distale Ende der Nadel aus einem ersten Material gebildet ist, das auf Änderungen in einem elektrischen Feld reagiert; eine Hülle, in der die Nadel untergebracht ist; eine an der Hülle angebrachte Elektrode; und das hierin offenbarte Verarbeitungssystem.
Die Hülle und die Nadel können trennbare oder untrennbare Elemente sein. So können die Hülle und die Nadel einen Satz von Teilen bilden, die zusammen die Punktionsvorrichtung bilden.
In einigen Beispielen ist das distale Ende der Nadel konfiguriert, um das interatriale Septum eines Patienten zu punktieren. Mit anderen Worten, die Punktionsvorrichtung kann für einen transseptalen Eingriff konzipiert sein.
Das medizinische System kann eine oder mehrere externe Elektroden umfassen, die außerhalb des Patienten zu positionieren sind und so gesteuert werden können, dass sie ein oder mehrere elektrische Felder erzeugen, wobei das distale Ende der Nadel konfiguriert ist, um auf Änderungen in dem einen oder den mehreren elektrischen Feldern zu reagieren, die von der einen oder den mehreren externen Elektroden erzeugt werden. In einigen Beispielen kann das Verarbeitungssystem den Betrieb der externen Elektroden steuern, z. B. ein von den externen Elektroden erzeugtes elektrisches Feld steuern.
Es wird auch ein computerimplementiertes Verfahren zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter einer Punktionsvorrichtung vorgeschlagen, die eine Hülle umfasst, die eine Nadel mit einem distalen Ende zum Durchdringen von Gewebe einer anatomischen Struktur und/oder von umgebendem Gewebe der anatomischen Struktur enthält.
Das computerimplementierte Verfahren umfasst: Erhalten, von dem distalen Ende der Nadel, eines ersten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten des distalen Endes der Nadel auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder, wobei das distale Ende der Nadel aus einem Material besteht, das auf Änderungen in einem elektrischen Feld reagiert; Erhalten, von einer ersten an der Hülle angebrachten Elektrode, eines zweiten Satzes von oder mehreren elektrischer Antworten der ersten Elektrode auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder; und Bestimmen eines oder mehrerer Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur unter Verwendung mindestens des ersten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten, des zweiten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten und des dritten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten.
Das computerimplementierte Verfahren kann ferner das Bereitstellen, eines Ausgabesignals an eine weitere Vorrichtung umfassen, das auf den einen oder die mehreren ermittelten Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur reagiert.
Der eine oder die mehreren Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes können eine relative Position des distalen Endes der Nadel in Bezug auf die anatomische Struktur umfassen.
Es wird auch ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, das einen Code umfasst, der, wenn er von einer Prozessorschaltung ausgeführt wird, die Prozessorschaltung veranlasst, die Schritte eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Es wird auch ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium oder ein Datenträger vorgeschlagen, der das Computerprogrammprodukt umfasst oder trägt.
Die vorliegende Offenbarung schlägt auch ein Computerprogramm (-produkt) vor, das Anweisungen umfasst, die, wenn das Programm von einem Computer oder Verarbeitungssystem ausgeführt wird, den Computer oder das Verarbeitungssystem veranlassen, (die Schritte) jedes hierin beschriebenen Verfahrens auszuführen. Das Computerprogramm (-produkt) kann auf einem nicht-transitorischen, computerlesbaren Medium gespeichert sein.
In ähnlicher Art und Weise wird auch ein computerlesbares (Speicher-)Medium vorgeschlagen, das Anweisungen umfasst, die, wenn sie von einem Computer oder Verarbeitungssystem ausgeführt werden, den Computer oder das Verarbeitungssystem veranlassen, (die Schritte) jedes hierin beschriebenen Verfahrens auszuführen. Es wird auch ein computerlesbarer Datenträger vorgeschlagen, auf dem das zuvor beschriebene Computerprogramm (-produkt) gespeichert ist. Es wird auch ein Datenträgersignal vorgeschlagen, welches das zuvor beschriebene Computerprogramm (-produkt) trägt.
Der Fachmann wird ohne weiteres in der Lage sein, jedes hierin beschriebene Verfahren an die Ausführungsformen der hierin beschriebenen Geräte, Systeme und/oder Prozessoren anzupassen und umgekehrt. Ein ähnliches Verständnis würde der Fachmann in Bezug auf ein Computerprogramm (-produkt) haben.
Weitere Gesichtspunkte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.
Figurenliste
Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur besseren Veranschaulichung ihrer Umsetzung wird nun beispielhaft auf die beigefügten, nicht maßstabsgetreuen schematischen Zeichnungen verwiesen. In denen:

1A bis 1C Querschnitte der distalen Enden von Kathetern und Kathetersystemen (z. B. Punktionssystemen), wie sie hierin definiert sind, veranschaulichen;
1D ein Kathetersystem veranschaulicht, das einen Schleifenabschnitt aufweist;
2 ein medizinisches System mit einem Verarbeitungssystem veranschaulicht;
3 einen Eingriff zur Oberflächenrekonstruktion aus Punktwolken veranschaulicht;
4 bis 6 einen Punktionsprozess veranschaulichen;
7 und 8 die Darstellung eines anatomischen Modells bereitstellen;
9 ein Flussdiagramm gemäß einer Ausführungsform bereitstellt; und
10 eine Prozessorschaltung veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gesichtspunkte und Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, die beispielhafte Ausführungsformen der Geräte, Systeme und Verfahren aufzeigen, dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken. Diese und andere Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der Geräte, Systeme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung werden durch die folgende Beschreibung, die beigefügten Ansprüche und die begleitenden Zeichnungen besser verständlich. Zur Kennzeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden in den Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Die Offenbarung stellt einen Mechanismus zur Bestimmung (der Werte) eines oder mehrerer Parameter eines (mit einer Punktionsvorrichtung verwendeten) Kathetersystems und/oder des umgebenden anatomischen Gewebes bereit. Die elektrischen Antworten von mindestens zwei Elektroden, die auf einem Katheter oder einer Hülle des Kathetersystems (z. B. Punktionssystem) und optional an einem distalen Ende einer Nadel des Punktionssystems des Kathetersystems montiert sind, werden überwacht und zur Ableitung der Parameter verwendet. Solche Elektrodenantworten können unter Verwendung eines Verarbeitungssystems überwacht werden, das für den Empfang der Antworten konfiguriert ist. Das Verarbeitungssystem wiederum kann Teil eines medizinischen Systems sein, wie beispielsweise eines dielektrischen Bildgebungssystems, eines elektroanatomischen Mappingsystems oder dergleichen. Die Funktionsweise solcher Systeme wird im Folgenden detailliert beschrieben, aber es sei darauf hingewiesen, dass solche Systeme per se bekannt sind, zum Beispiel aus US5697377 , US5983126 , WO2018130974 und WO2019034944 .
Ausführungsformen der Offenbarung stellen somit nützliche Informationen für einen Arzt zur Durchführung eines gewebepenetrierenden Prozesses, wie einen Prozess der transseptalen Punktion, bereit. So kann die Lage wichtiger Elemente der Punktionsvorrichtung verfolgt werden. Zum Beispiel kann die Lage in Bezug auf ein Gewebe einer Region von Interesse eines Subjekts verfolgt werden, wie beispielsweise eine Wand eines Lumens in der Anatomie des Subjekts. Zusätzlich oder alternativ kann ein Modell oder eine Darstellung des Gewebes bereitgestellt werden. Die vorliegende Offenbarung erkennt auch an, dass bestimmte Elemente des Punktionssystems oder der Vorrichtung für die Verwendung als körpereigene oder interne Elektroden angepasst werden können, d. h. einen doppelten Zweck erfüllen können. In einem solchen Fall hat sich gezeigt, dass beim Bereitstellen der verschiedenen Parameter auch einige Eigenschaften der Elektroden berücksichtigt werden müssen.
Die hierin offenbarten Systeme, Vorrichtungen und Verfahren sind nicht auf die transseptale Punktionsvorrichtung beschränkt. Sie können für medizinische Verfahren verwendet werden, die auf die Behandlung des Blutkreislaufsystems abzielen. Hierzu gehören, ohne darauf beschränkt zu sein: strukturelle Reparaturen, wie beispielsweise bei Reparaturen von strukturellen Herzerkrankungen oder Aneurismen, und die Behandlung von Herzrhythmusstörungen, beispielsweise des Atriums.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung bezieht sich der Begriff „intern“ auf den Körper eines Subjekts, und der Begriff „extern“ bezieht sich im Allgemeinen auf außerhalb des Körpers des Subjekts. Der Begriff „einen Parameter bestimmen“ bedeutet, einen Wert oder Werte für einen bestimmten Parameter zu bestimmen, vorherzusagen, zu messen oder anderweitig zu definieren.
1A veranschaulicht ein distales Ende eines ersten Beispiels für ein Kathetersystem 100. Das Kathetersystem schließt eine zylindrisch geformte Hülle 110 ein, die ein Hüllenlumen entlang ihrer Längsrichtung (axiale Achse der Hülle) von der Spitze 117 des Hüllenlumens bis zu einer Öffnung an einem proximalen Ende der Hülle (nicht gezeigt) aufweist. Die Hülle ist in diesem Fall Teil eines Einführungskatheters. Das Lumen ist konfiguriert, um einen zylindrischen Dilatator 112 aufzunehmen, der ein sich verjüngendes Ende 114 mit einer Öffnung 116 an seiner distalen Spitze aufweist, die den Zugang zu einem Dilatatorlumen ermöglicht, das sich entlang einer Längsrichtung (entlang der Zylinderachse) des Dilatators bis zu einem proximalen Ende des Dilatators (nicht gezeigt) erstreckt. Das Hüllenlumen ist konfiguriert, um den Dilatator 112 verschiebbar aufzunehmen, sodass der Dilatator durch die Öffnung am distalen Ende der Spitze 117 aus dem Hüllenlumen herausgezogen oder in dieses hineingezogen werden kann. In einigen Ausführungsformen ist der Dilatator fixiert und nicht verschiebbar. Der Dilatator kann in diesem Fall Teil der Hülle sein oder in die Hülle integriert sein. In dem hier gezeigten Beispiel ist er jedoch verschiebbar im Hüllenlumen untergebracht. Das Gleiten des Dilatators kann von einem Benutzer von einem proximalen Ende des Kathetersystems aus gesteuert werden, das aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt wird und in der Technik allgemein bekannt ist.
In einigen Ausführungsformen, wie der gezeigten, schließt das Kathetersystem auch eine Nadel 120 ein, die verschiebbar im Dilatatorlumen enthalten ist, sodass die Nadel durch die Öffnung 116 des Dilatators aus dem Dilatatorlumen herausgezogen oder in dieses hineingezogen werden kann. Die Nadel ist der Teil des Kathetersystems, der dazu verwendet wird, die erste Punktion des Gewebes vorzunehmen, entweder durch Kraft unter Verwendung ihrer scharfen Spitze oder durch Bereitstellen von elektrischer oder Laserenergie von ihrer Spitze oder ihrem distalen Ende 125.
In einigen Ausführungsformen sind der Dilatator und die Nadel auch um die Zylinderachse innerhalb des Lumens, in dem sie jeweils untergebracht sind, drehbar.
Das Kathetersystem hat ein proximales Ende, das die proximalen Enden der Hülle, den Dilatator und die Nadel umfasst. Das proximale Ende umfasst die in der Technik bekannten Mittel für die verschiebbare und gegebenenfalls drehbare Handhabung des Dilatators und der Nadel durch einen Benutzer. So gibt es zum Beispiel handgehaltene Steuerungen, Sperren und Griffe für diesen Zweck. Wenn ein Katheter, wie der Einführungskatheter, steuerbar ist, können z. B. Zugdrähte vorhanden sein, wie in der Technik üblich.
Eine Vorrichtung wie die beschriebene wird üblicherweise während eines Punktionseingriffs auf folgende Art und Weise verwendet. Die Hülle einschließlich Dilatator und Nadel, wobei die Nadel in den Dilatator eingezogen ist) wird in die Nähe des zu punktierenden Gewebes manövriert, indem sie in die Region von Interesse eingeführt wird. Die Hülle kann zu diesem Zweck lenkbar sein, wie in der Technik bekannt. Die Hülle wird zum Beispiel in das Venensystem eines Subjekts eingeführt, um über die Vena cava zum rechten Atrium geführt zu werden. Nachdem eine gewünschte Punktionslage gefunden wurde, wird die Nadel aus dem Dilatator ausgezogen, um das Gewebe zu punktieren. Zum Beispiel kann die FO im IAS vom RA des Herzens aus punktiert werden, um in das LA des Herzens zu gelangen. Anschließend wird der Dilatator verwendet, um das Punktionsloch zu vergrößern (zu dilatieren), sodass nach der Dilatation die Hülle selbst durch das geweitete Punktionsloch vorgeschoben werden kann. An diesem Punkt können der Dilatator und die Nadel in die Hülle eingezogen und vom proximalen Ende des Kathetersystems vollständig aus der Hülle entfernt werden, sodass die Hülle durch das geweitete Punktionsloch hindurch verlängert und für die Einführung der gewünschten Reparaturinstrumente (andere Katheter) in das LA des Herzens durch das Hüllenlumen verwendet werden kann.
Die Nadel kann durch die Öffnung am proximalen Ende des Dilatators vollständig aus dem Kathetersystem entfernt werden. Dies kann von Vorteil sein, wenn die Hülle nicht lenkbar ist. In diesem Fall können die Hülle und der Dilatator unter Verwendung eines innerhalb des Dilatatorlumens untergebrachten lenkbaren Führungsdrahts geführt werden. Sobald die Hülle und der Dilatator platziert sind, kann der Führungsdraht durch die Nadel ersetzt werden, um die Punktion wie vorstehend beschrieben vorzunehmen.
Obwohl in den hierin beschriebenen Beispielen als Teil des Kathetersystems beschrieben wird, muss die Nadel nicht Teil des Kathetersystems sein, um den Kathetersystemen eine oder mehrere ihrer vorteilhaften Eigenschaften zu verleihen. Eine Bildgebungsfunktion erfordert zum Beispiel nicht das Vorhandensein der Nadel. Wenn das Kathetersystem die Nadel einschließt, kann dieses System als Punktionssystem bezeichnet werden.
Da es sich bei einem Punktionseingriff in der Regel um einen heiklen durchzuführenden Eingriff handelt, ist es von Vorteil, Informationen über die einzelnen Schritte eines solchen Punktionsprozesses mit dem Kathetersystem bereitstellen zu können. Zu diesem Zweck verfügt das Kathetersystem über eine Vielzahl von beabstandeten Elektroden mit einem genau definierten festen Abstand, die an seinem distalen Ende angeordnet sind, mit denen während eines Punktionseingriffs elektrische Antworten gesammelt werden können. Die Elektroden können an definierten Positionen auf einem Katheter befestigt werden. Wie solche Antworten hervorgerufen werden können, wird im Folgenden erläutert. An der Hülle 110 des Kathetersystems aus 1A sind zum Beispiel eine erste Elektrode 115 und eine zweite Elektrode 135 angeordnet. Sie passen sich dem Umfang der zylindrischen Hülle an und haben eine konstante Breite, gemessen in der Längsrichtung der Hülle. In diesem Fall ist ihre Breite gleich groß. Die Elektroden sind in der Längsrichtung mit einem festen Abstand df 122 voneinander beabstandet. Dieser feste Abstand ermöglicht die Verwendung der Elektroden als Translator (z. B. als eine Art Lineal) zwischen den mit den Elektroden gemessenen elektrischen Signalen und der Entfernung zwischen den Lagen, an denen diese Signale gemessen wurden. Dies ist vorteilhaft für Zwecke der anatomischen Bildgebung von Gewebe in der Nähe der Elektroden auf eine Art und Weise die nachstehend hierin noch näher beschrieben werden wird. Es ist zu beachten, dass in dem Fall, dass die Nadelspitze 125 auch eine Elektrode zur Messung elektrischer Antworten vorsieht, sie zusammen mit einer der ersten und zweiten Elektroden keinen zuverlässigen oder genauen Translator/Lineal bereitstellen würde. Schließlich befindet sie sich an der Nadel, sodass ihr Abstand zu einer der ersten oder zweiten Elektroden (z. B. der Abstand dv 124) nicht fest, sondern variabel ist, da die Nadel 120 in Bezug auf die Hülle 110 verschiebbar ist.
1B zeigt ein zweites Beispiel für ein distales Ende eines Kathetersystems 100. Das Kathetersystem schließt ähnliche Teile ein wie in 1A beschrieben. In diesem Fall ist jedoch eine Vielzahl von Elektroden am Dilatator 112 angebracht und nicht an der Hülle 110 wie im Beispiel von 1A. Insbesondere schließt der Dilatator eine erste Elektrode 115', eine zweite Elektrode 135' und eine dritte Elektrode 126' mit festen Abständen zwischen den Elektroden 122' und 122" ein. Wie für die Elektroden 115 und 135 in 1A beschrieben, stellen diese Elektroden 115', 135' und 126' aufgrund ihrer festen Abstände Vorteile für die Bildgebung bereit. Es ist zu beachten, dass die Abstände zwischen den Elektroden im Beispiel von 1B, gemessen von einer Spitzenelektrode 125 zu einer der anderen (z. B. Abstand 124'), wie der Abstand 124 in 1A, nicht die zuverlässigsten oder genauesten Translator/Lineale bereitstellen, die für die dielektrische Bildgebung verwendet werden.
1C zeigt ein weiteres distales Ende eines beispielhaften Kathetersystems 100. Es ist eine Kombination aus einer Hülle, wie in 1A beschrieben, und einem Dilatator, wie unter Bezugnahme auf 1B beschrieben. In der Hülle 110 befindet sich eine Nadel 120 mit einer Elektrodenspitze 125. Der Dilatator 112 ist so konfiguriert, dass er in der Hülle 120 verschiebbar ist, sodass die Hülle den Dilatator und seine Elektroden abdecken und freilegen kann, wenn sie sich in Bezug auf die Hülle 110 bewegt. In diesem Beispiel gibt es zwei Sätze einer Vielzahl von Elektroden, die vorteilhaft für die dielektrische Bildgebung verwendet werden können; d. h. der Satz auf dem Dilatator und der Satz an der Hülle, da jeder der Sätze feste, genau definierte Abstände aufweist, die für diesen Zweck verwendet werden können.
Daher hat man erkannt, dass das Kathetersystem mindestens einen solchen Satz von Elektroden mit festem Abstand aufweisen sollte. Dieser Vorteil wurde zwar in Bezug auf die Verwendung solcher Elektroden für die dielektrische Bildgebung beschrieben, aber solche Elektroden können auch für andere Anwendungen von Bedeutung sein. Zum Beispiel profitieren auch die dielektrische Messung oder die Impedanzmessung zur Bestimmung von Gewebeparametern wie Dicke, Beschaffenheit, Zustand (abgetragen oder nicht) usw. von der Elektrodenkonfiguration mit festem Abstand zwischen den Elektroden. Es ist zu beachten, dass für jeden dieser Zwecke in verschiedenen Fällen zusätzliche Elektroden mit nicht festen Abständen zwischen den Elektroden in Kombination mit den festen Elektroden verwendet werden können. Die Elektroden können zum Beispiel zur Lokalisierung der Elektroden in einem Koordinatensystem verwendet werden. Hierfür ist der feste Abstand an sich nicht erforderlich, obwohl der feste Abstand verwendet werden kann, um gemessene Lagen daraufhin zu überprüfen, ob sie weit von dem festen Abstand entfernt sind usw.
Das Kathetersystem kann ein transseptales Punktionskathetersystem umfassen oder daraus bestehen und die Nadel 120 kann beispielsweise eine transseptale Nadel zur Punktion eines intraatrialen Septums (IAS) sein. Geeignete transseptale Nadeln mit scharfen Spitzen, Elektrodenspitzen oder anderen ablativen Spitzen sind an sich bekannt und werden hierin nicht weiter beschrieben, da sie in der Technik allgemein bekannt sind.
Bei Elektrodennadeln ist das distale Ende 125 der Nadel 120 so konfiguriert, dass es aus einem Material besteht, das auf Veränderungen in einem elektrischen Feld (z. B. in dem die Nadel platziert ist) reagiert. Mit anderen Worten, eine elektrische Antwort (z. B. ein elektrisches Signal) des distalen Endes 125 der Nadel 120 kann sich als Reaktion auf eine Änderung eines Parameters (Größe, Frequenz usw.) eines elektrischen Feldes, in dem die Nadel positioniert ist, ändern. Geeignete Materialien sind für den Fachmann offensichtlich und können zum Beispiel Metalle (z. B. Titan, (chirurgischer) Edelstahl, Kobalt-Chrom-Legierungen oder dergleichen) einschließen. Auf diese Art und Weise kann das distale Ende 125 der Nadel 120 wie eine Elektrode behandelt werden, z. B. eine unipolare Elektrode.
Eine Hülle, ein Dilatator oder eine Nadel, die wie hierin beschrieben Elektroden einschließt, umfasst elektrische Signalleiter und elektrische Signalausgänge, die so miteinander verbunden sind, dass ein elektrisches Signal, das auf die von einer beliebigen Elektrode aufgenommenen Änderungen des elektrischen Feldes anspricht, über die Signalleiter an die Ausgänge übertragen werden kann. Zum Beispiel kann die Hülle, der Dilatator oder die Nadel über eine Verdrahtung verfügen, die elektrisch mit der Elektrode und einem Signalausgang (d. h. in Form eines geeigneten Verbinders) am proximalen Ende der Nadel verbunden ist. Die Nadel kann mindestens teilweise oder vollständig aus einem leitfähigen Material bestehen, wobei das leitfähige Material als Leitungsmittel verwendet werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine drahtlose Kommunikation des Signals von der Elektrode zum Ausgang erfolgen.
Jede wie hierin offenbarte Hülle kann aus einem biokompatiblen Material, wie beispielsweise einem in der Technik bekannten Kunststoff, ausgebildet sein. Es kann eine Abstützung zur Verstärkung vorhanden sein, wie ebenfalls im Stand der Technik bekannt.
Die Hülle und/oder der Dilatator können effektiv wie ein Katheter wirken, der durch ein oder mehrere Körperlumen und/oder Hohlräume geführt wird (z. B. um das rechte Atrium zu erreichen, um eine transseptale Punktion durchzuführen). Solche Vorrichtungen können ein Lumen haben, wie hierin beschrieben, es kann aber auch mehr als ein Lumen pro Vorrichtung geben. Jedes der Lumen in einer Hülle und/oder einem Dilatator kann konfiguriert sein, um verschiedene andere Katheter oder Führungsdrähte aufzunehmen. In jedem Fall kann die Hülle den Dilatator und/oder die Nadel durch ein oder mehrere Lumen und/oder Hohlräume des Subjekts transportieren.
1D zeigt ein weiteres distales Ende eines beispielhaften Kathetersystems (Punktionssystem) 100. Wie bei den anderen Beispielen beschrieben, gibt es eine Nadel 120 mit einer Spitze 125, die von einer Hülle 110 verschiebbar gehalten wird. Die Hülle weist an ihrem distalen Ende eine Öffnung 111 auf, durch welche die Nadel ausgezogen oder eingezogen werden kann.
Das Punktionssystem umfasst ferner eine erste Elektrode 115, die an der Hülle 110 angebracht ist. Die erste Elektrode 115 ist konfiguriert, um auf ein oder mehrere elektrische Felder anzusprechen, in denen die erste Elektrode platziert ist. Die erste Elektrode 115 kann in Bezug auf die Hülle eine unbewegliche Elektrode sein, d. h. ihre relative Position an der Hülle kann fixiert sein.
In einem Beispiel umfasst das System 100 ferner eine zweite Elektrode 135, die wie hierin zuvor beschrieben in Kombination mit der ersten Elektrode verwendet werden kann.
In einigen Ausführungsformen oder Beispielen kann das System eine Verankerungsstruktur 130 aufweisen. Die Verankerungsstruktur 130 ist konfiguriert, um die Hülle während eines penetrierenden Eingriffs, der mit der Nadel 120 durchgeführt wird, im Gewebe (eines Patienten) zu verankern, zu sichern oder zu verbinden. So kann die Verankerungsstruktur 130 die Hülle effektiv im Gewebe verankern, z. B. um die Bewegung der Hülle während eines penetrierenden Eingriffs zu reduzieren oder zu verhindern oder um die Ablenkung/Biegung der Hülle zu unterstützen (um die Nadel in eine geeignete Position zu führen). Die Verankerungsstruktur kann so konfiguriert sein, dass sie sich in der Fossa ovalis verankert.
In einigen Ausführungsformen oder Beispielen ist die Verankerungsstruktur 130 so konfiguriert, dass sie ein Material umfasst, das elektrisch auf elektrische Felder reagiert, in denen die Verankerungsstruktur platziert ist. Die Verankerungsstruktur kann also wie eine Elektrode behandelt werden, z. B. eine unipolare Elektrode. Und wie bereits erläutert, kann die Verankerungsstruktur 130 als zweite Elektrode 135 fungieren, die an der Hülle angebracht ist, oder aber als weitere Elektrode an der Hülle.
Die Verankerungsstruktur 130 kann zum Beispiel eine Schlaufe aus elektrisch ansprechendem Material umfassen, wie die Verankerungsschlaufe aus Nitinol des transseptalen Zugangssystems TSP Crosser™ (Transseptal Solutions).
Vorzugsweise kann die Verankerungsstruktur 130 konfiguriert sein, um in Bezug auf die Hülle steuerbar beweglich zu sein, z. B. um aus der Hülle heraus ausgezogen und/oder wieder in die Hülle hinein eingezogen zu werden. Das bedeutet, dass die Verankerungsstruktur entfaltet (z. B. nach außen ausgefahren) werden kann, wenn sich die Hülle/Nadel dem zu punktierenden Gewebe nähert oder sich an einem Teil davon befindet. Die veranschaulichte Verankerungsstruktur 130 ist in einer ausgefahrenen Position dargestellt. Zu diesem Zweck kann die Hülle eine mechanische Anordnung umfassen, die funktionsfähig mit der Verankerungsstruktur verbunden ist, sowie Steuerknöpfe am proximalen Ende der Hülle, die funktionsfähig mit der mechanischen Anordnung verbunden sind, sodass das Ausziehen oder Einziehen der Verankerungsstruktur durch Manipulation der Steuerknöpfe durch einen Benutzer (Subjekt oder weitere Maschine) gesteuert werden kann.
In einigen anderen Ausführungsformen kann die zweite Elektrode eine Elektrode 135 umfassen, die in Bezug auf die Hülle unbeweglich ist, wie die erste Elektrode 115. Falls vorhanden, ist diese zweite Elektrode 135 auch konfiguriert, um auf ein oder mehrere elektrische Felder anzusprechen, in denen die zweite Elektrode platziert ist. Natürlich kann in solchen Beispielen die Verankerungsstruktur noch vorhanden sein, muss aber nicht elektrisch ansprechbar sein.
Wenn die Verankerungsstruktur 130 elektrisch ansprechbar ist, kann die Elektrode 135 weggelassen werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Punktionsvorrichtung zwei Elektroden in der Hülle, d. h. die Elektrode 115 und die Elektrode 135, und eine Verankerungsstruktur, die eine Elektrode (d. h. drei an der Hülle angebrachte Elektroden) sowie die Nadel umfasst. Dies ermöglicht eine noch bessere Verfolgung der Komponenten der Punktionsvorrichtung.
Die Elektroden können aus einem Metall hergestellt sein. Sie können eine in axialer Richtung gemessene Breite zwischen 0,2 und 5 mm aufweisen. Ihre gegenseitigen Abstände können zwischen 0,5 und 10 mm betragen. Ein distales Ende kann eine in axialer Richtung von seiner Spitze gemessene Länge von weniger als 15 cm oder weniger als 10 cm haben und beträgt vorzugsweise weniger als 7 cm. Die Durchmesser der Katheter können wie in der Technik üblich gewählt werden, allerdings sollten sie so gewählt werden, dass sie von anderen Kathetern aufgenommen werden können oder bei Bedarf andere Katheter aufnehmen können.
Aus dem Vorstehenden geht hervor, dass es in einigen Beispielen mindestens drei mögliche Elemente („Elektroden“) der Punktionsvorrichtung gibt, die auf ein elektrisches Feld ansprechen, in das sie platziert werden: das distale Ende der Nadel; die erste Elektrode an der Hülle und die zweite Elektrode an der Hülle, die als Verankerungsstruktur zur Befestigung der Hülle am Gewebe des Patienten ausgeführt sein kann.
In der vorliegenden Offenbarung wird anerkannt, dass die elektrische(n) Antwort(en) der Elektroden auf elektrische Felder, die in einem anatomischen Hohlraum induziert werden, nützliche Informationen bereitstellen können. Insbesondere kann ein Verarbeitungssystem oder ein medizinisches System, das ein solches Verarbeitungssystem (z. B. ein dielektrisches Bildgebungs- oder Mappingsystem) einschließt, diese Antworten nutzen, um zusätzliche oder genauere Informationen über die Punktionsvorrichtung und/oder die Anatomie des Patienten zu generieren, um das Verständnis des Arztes zu verbessern. Während die Elektroden mit festem Abstand genaue Translationselemente (Lineale) für die Bildgebung einer Anatomie oder eines Teils davon oder eine genaue dielektrische Abtastung für andere Zwecke bereitstellen können, kann jede der Elektroden, unabhängig davon, ob sie feste Abstände zwischen den Elektroden haben oder nicht, zur Bestimmung einer Lage und/oder Ausrichtung von Teilen des Punktionssystems in Bezug auf eine Anatomie oder einen Teil davon verwendet werden. Insbesondere erkennt die vorliegende Erfindung an, dass diese Elemente besonders vorteilhaft für die Verwendung mit einer Punktionsvorrichtung für transseptale Eingriffe sind. Insbesondere ermöglicht der vorgeschlagene Ansatz, ein und dieselbe Vorrichtung sowohl für das elektrische Mapping der anatomischen Struktur (z. B. unter Verwendung der Elektroden auf der Hülle) als auch für die Verfolgung der Position und Richtung der Nadel (z. B. unter Verwendung der elektrischen Antworten der Nadel und einer oder mehrerer Antworten der Hüllenelektroden) zu verwenden.
Um die elektrischen Signale zu nutzen, die von den Elektroden eines Kathetersystems wie hierin beschrieben bereitgestellt werden, ist ein Verarbeitungssystem konfiguriert, um diese und die Parameter des Kathetersystems oder des umgebenden Gewebes zu empfangen. 2 veranschaulicht ein Beispiel für ein medizinisches System 200 zum Durchdringen von Gewebe, wie beispielsweise einem IAS, eines Subjekts. Das medizinische System kann ein dielektrisches Bildgebungssystem oder ein elektroanatomisches Mappingsystem umfassen, wie beispielsweise ein Carto™-, Kodex™-, EnSite™-, Rythmia™- oder ein anderes ähnliches System, das in der Lage ist, ein elektrisches Feld in einer Region eines Subjekts zu erzeugen, wobei das elektrische Feld elektrische Antworten in den Elektroden der hierin offenbarten Systeme hervorrufen kann, wenn diese in die Region von Interesse eingeführt werden. Die Region von Interesse kann zum Beispiel Hohlräume des Herzens umfassen, in die ein Katheter eingeführt wird.
Das medizinische System 200 kann ein medizinisches Kathetersystem (z. B. in Form eines Punktionssystems oder -vorrichtung 100) umfassen, wie es hierin offenbart ist, wie jedes unter Bezugnahme auf 1 A bis D beschriebene. Im Betriebszustand ist das Kathetersystem elektrisch mit einem solchen Kathetersystem verbunden. Zu diesem Zweck schließt das medizinische System ein Verarbeitungssystem 250 ein.
Das Verarbeitungssystem 250 ist konfiguriert, um über elektrische Ausgabemittel des Kathetersystems mit den Elektroden verbunden zu sein und die Antwort(en) der Elektroden des medizinischen Kathetersystems 100 zu empfangen und zu verarbeiten, um einen oder mehrere Parameter des medizinischen Kathetersystems und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur zu bestimmen, indem es mindestens den ersten Satz von einer oder mehreren elektrischen Antworten und den zweiten Satz von einer oder mehreren elektrischen Antworten verwendet. Das Verarbeitungssystem 250 und jedes medizinische System, das ein solches Verarbeitungssystem einschließt, ist für sich genommen eine Ausführungsform der Offenbarung.
Das medizinische System 200 kann ferner eine oder mehrere externe Elektroden 270 umfassen, zum Beispiel in Form von Körperpflasterelektroden, die außerhalb des Subjekts positioniert werden und so gesteuert werden können, dass sie ein oder mehrere elektrische Felder in einer Region von Interesse in dem Subjekt erzeugen. Die Elektroden sind konfiguriert, um das eine oder die mehreren elektrischen Felder in der Anatomie des Subjekts zu erzeugen, die sich in der Region von Interesse befinden. Die Elektroden der Punktionsvorrichtung sprechen auf diese elektrischen Felder an, d. h. sie können Spannungen in Abhängigkeit von einem an der Lage einer Elektrode erzeugten elektrischen Feld annehmen. Die externen Elektroden können durch das Verarbeitungssystem gesteuert werden, das eine geeignete Schnittstelle zum daran Anschließen jeglicher Kommunikationsleitungen der Elektroden und zum Adressieren der Elektroden und Bereitstellen der erforderlichen elektrischen Signale an die Elektroden aufweisen kann. Alternativ kann ein separates Steuersystem für die externe Elektrode verwendet werden.
Das Verarbeitungssystem 250 umfasst ferner eine Eingabeschnittstelle 251. Die Eingabeschnittstelle umfasst Eingänge zum Verbinden mit den Elektroden der hierin definierten medizinischen Kathetersysteme. Das Verarbeitungssystem kann über diese Schnittstelle Elektrodenantworten von den Elektroden der medizinischen Kathetersysteme empfangen oder erhalten. So schließt die Schnittstelle in 2 beispielsweise einen ersten Eingang 251A, einen zweiten Eingang 251B und einen dritten Eingang 251 C ein.
Die Eingabeschnittstelle 251 des Verarbeitungssystems kann daher kommunikativ mit den Elektroden des medizinischen Kathetersystems (z. B. der Punktionsvorrichtung) gekoppelt sein. So ist das Verarbeitungssystem 250 konfiguriert, um mit zwei oder mehr Elektroden das medizinischen Kathetersystems elektrisch zu kommunizieren. Auf diese Art und Weise kann das Verarbeitungssystem die Elektroden des Kathetersystems effektiv als körpereigene oder körperinterne Elektroden behandeln.
In 2 ist der erste Eingang 251A mit einer ersten Elektrode 115 eines medizinischen Kathetersystems 100 und ein zweiter Eingang 251B mit einer zweiten Elektrode des medizinischen Kathetersystems 100 verbunden. Ebenfalls dargestellt ist ein optionaler dritter Eingang 251C, der mit einer dritten Elektrode 125 verbunden ist, die sich an einer Nadel des medizinischen Kathetersystems befindet.
Bei dem gezeigten medizinischen Kathetersystem sind die beiden an der Hülle angebrachten Elektroden so verbunden, dass das Verarbeitungssystem einen ersten Satz von einer oder mehreren elektrischen Antworten auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder empfangen oder erhalten kann und das Verarbeitungssystem einen zweiten Satz von einer oder mehreren elektrischen Antworten auf das eine oder die mehreren in der anatomischen Struktur induzierten elektrischen Felder empfangen oder erhalten kann. Der dritte Eingang kann verwendet werden, um einen dritten Satz elektrischer Antworten zu empfangen oder zu erhalten, die von der Nadelelektrode gemessen werden und die auf das eine oder die mehreren elektrischen Felder ansprechen.
Die Antwortsätze können auf unterschiedliche Art und Weise verwendet werden, je nachdem, welche Parameter aus ihnen ermittelt werden sollen.
Das Verarbeitungssystem 250 umfasst eine Prozessorschaltung 252, die konfiguriert ist, um alle Signale oder Daten zu verarbeiten, die für die Sätze von elektrischen Antworten repräsentativ sind oder diese umfassen. Zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter des medizinischen Kathetersystems (z. B. Punktionsvorrichtung) und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur basierend auf diesen Sätzen von elektrischen Antworten. Die Prozessorschaltung 252 aus 2 ist also konfiguriert, um einen ersten, einen zweiten und optional einen dritten Satz von Antworten zu verarbeiten. Verschiedene Kombinationen aus dem ersten, zweiten und optional dritten Satz von Antworten können zur Bestimmung der verschiedenen Parameter verwendet werden. Beispielhafte Parameter schließen eine Lage, eine Ausrichtung und/oder eine Form des medizinischen Kathetersystems (z. B. Punktionsvorrichtung), eine Lage des distalen Endes der Nadel, einen Abstand, den die Projektionsnadel aus der Punktionsvorrichtung herausragt, eine Richtung und/oder Ausrichtung der Nadel; eine Abbildung oder ein Modell der anatomischen Struktur, eine Form der anatomischen Struktur, eine Gewebedicke der anatomischen Struktur und so weiter ein. Solche Lage- und Ausrichtungsparameter können in Bezug auf ein Modell einer Anatomie bestimmt werden, in der sich der medizinische Katheter befindet oder in deren Nähe er sich befindet. Dies kann bedeuten, dass das Modell und mindestens ein Teil des medizinischen Kathetersystems (z. B. der Teil, der die Elektroden trägt) in einem gemeinsamen Koordinatensystem dargestellt werden, wie es in der Technik üblich ist.
Das Verarbeitungssystem 250 kann ferner eine Ausgabeschnittstelle 253 umfassen, die konfiguriert ist, um einer weiteren Vorrichtung ein Ausgabesignal bereitzustellen, das auf den einen oder die mehreren ermittelten Parameter reagiert oder diese umfasst. In einigen Beispielen ist die weitere Vorrichtung eine Benutzerschnittstelle 290. Das Verarbeitungssystem kann ferner konfiguriert sein, um auf einer Benutzerschnittstelle eine visuelle Darstellung des einen oder der mehreren ermittelten Parameter anzuzeigen. So kann das von der Ausgabeschnittstelle bereitgestellte Ausgabesignal eine von der Benutzerschnittstelle bereitgestellte Anzeige steuern oder definieren.
In diesem Fall kann das Ausgabesignal zum Beispiel das anatomische Modell darstellen, das den mindestens einen Teil des medizinischen Kathetersystems einschließt, um es auf der Anzeige darzustellen. Andere geeignete Beispiele für eine weitere Vorrichtung schließen ein Datenspeichersystem (z. B. Speicher), ein weiteres Verarbeitungssystem, ein Warnsystem usw. ein.
Das in 2 gezeigte System ist ein Beispiel dafür. Da jedes der hierin offenbarten Kathetersysteme in einem solchen System verwendet werden kann, kann es eine beliebige Anzahl von Eingängen geben, je nach der Anzahl der Elektroden an einem Kathetersystem, das mit dem Verarbeitungssystem verbunden werden muss oder soll.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Systems aus 2 näher erläutert.
Die externen Elektroden 270 können eine Vielzahl von zueinander abgewinkelten Elektroden umfassen (z. B. orthogonal zueinander positioniert), sodass alle von den Elektroden erzeugten elektrischen Felder zueinander abgewinkelt sind. Vorzugsweise gibt es drei Elektrodenpaare, wobei jedes Paar Elektroden auf gegenüberliegenden Seiten des zu untersuchenden Subjekts aufweist, wie beispielsweise vorne und hinten, am Hals und am unteren Abdomen und links und rechts, wobei die Region von Interesse zwischen allen Elektrodenpaaren liegt. Die externen Elektroden können auch eine Referenzelektrode (nicht gezeigt) umfassen, die beispielsweise an einem der Beine des Subjekts positioniert ist.
Die externen Elektroden können so gesteuert werden, dass sie elektrische Felder mit unterschiedlichen Frequenzen (und in unterschiedlichen Richtungen) erzeugen, indem Strom in das Subjekt injiziert wird. Die Steuerung der externen Elektroden kann durch das Verarbeitungssystem 250 erfolgen. Das in der Region von Interesse verursachte elektrische Feld kann von den Elektroden auf einem Katheter, der sich innerhalb der Region von Interesse befindet, erfasst werden und führt dazu, dass eine interne Elektrode (d. h. „Elektrode“) je nach ihrer relativen Position innerhalb des Subjekts eine unterschiedliche Reaktion auf die von außen angelegten elektrischen Felder hat. Diese Informationen können verwendet werden, um ein Modell der mit dem Katheter untersuchten Anatomie zu rekonstruieren und/oder die relative Lage der internen Elektrode innerhalb des Patienten zu verfolgen und/oder andere Eigenschaften der Elektrode und/oder des umgebenden Gewebes abzuleiten.
Wenn beispielsweise drei externe Elektroden 271, 272, 273 oder Paare von externen Elektroden so positioniert werden, dass sie elektrische Felder mit unterschiedlichen Frequenzen (E₁, E₂, E₃) emittieren, die in einem Winkel (z. B. nahezu orthogonal) zueinander stehen, wird die Spannungsantwort (V₁, V₂, V₃) einer internen (körperinternen) Elektrode (z. B. eines Katheters) (z. B. bei der Identifizierung einer Spannung zwischen der Elektrode und der Referenzelektrode oder zwischen der Elektrode und der Elektrode, die das elektrische Feld erzeugt) je nach Position innerhalb des anatomischen Hohlraums unterschiedlich sein. Andere Formen der Antwort wie beispielsweise eine Impedanzantwort oder eine kapazitive Antwort (die z. B. eine Änderung der Impedanz/Kapazität zwischen der internen Elektrode und jeder externen Elektrode anzeigt), werden für den Fachmann offensichtlich sein. Diese Antworten sind abhängig von den dielektrischen Eigenschaften des umgebenden Gewebes und/oder der Position der Elektrode in Bezug auf die elektrischen Felder.
So kann eine Antwort auf ein elektrisches Feld eine Spannungsantwort, eine Impedanzantwort, eine Kondensatorantwort und so weiter umfassen. Vorzugsweise ist die Antwort eine Spannungsantwort.
Die vorliegende Offenbarung erkennt an, dass die Antwort der Elektroden (der Elektroden) des medizinischen Kathetersystems (z. B. der Punktionsvorrichtung) auf solche extern bereitgestellten elektrischen Felder verarbeitet werden kann, um nützliche Informationen zur Unterstützung der Durchführung eines gewebepunktuierenden Eingriffs bereitzustellen.
Es wurde bereits beschrieben, wie die elektrischen Antworten des medizinischen Kathetersystems von der Prozessorschaltung des Verarbeitungssystems verarbeitet werden können, um einen oder mehrere Parameter des medizinischen Kathetersystems und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur zu bestimmen. In einigen Beispielen schließen diese Parameter ein anatomisches Modell der anatomischen Struktur ein.
So können die Antworten der Elektroden des medizinischen Kathetersystems verwendet werden, um einen bildgebenden Prozess der anatomischen Struktur durchzuführen und so ein anatomisches Modell zu erstellen. Die abgebildete anatomische Struktur und das Modell können also das zu punktierende Gewebe einschließen. Da ein solcher Punktionsprozess häufig ein heikler Prozess ist, der eine hohe Präzision in Bezug auf die Lage und Richtung der Punktion erfordert, wie dies beispielsweise bei einem transseptalen Punktionseingriff der Fall ist, bei dem von dem RA aus auf den LA des Herzens zugegriffen wird, ist es von Vorteil, die Möglichkeit zu haben, das RA einschließlich des interatrialen Septums (IAS) möglicherweise mit der darin befindlichen Fossa ovalis (FO), und ohne Röntgen- oder US-basierte Techniken anwenden zu müssen, abbilden zu können.
Die hierin offenbarten medizinischen Kathetersysteme und ihre Verwendung in Kombination mit einem dielektrischen Bildgebungssystem, wie hierin beschrieben, ermöglichen eine solche vorteilhafte Erzeugung eines anatomischen Modells einer Struktur unter Verwendung des offenbarten Kathetersystems. Darüber hinaus ermöglicht es die Verfolgung einer Lage des medizinischen Kathetersystems oder von Teilen davon innerhalb des so bestimmten anatomischen Modells, um den Punktionsprozess zu steuern. Insbesondere kann der genau definierte Elektrodenabstand (oder Abstände, wenn es mehr als zwei Elektroden gibt) zwischen Elektroden, die eine gegenseitig fixierte Lage auf einem einzelnen Teil des Kathetersystems haben, die korrekte Übersetzung von erfassten Sätzen von Elektrodenantworten in Lagen der Elektroden in einem Koordinatensystem bereitstellen, aus dem wiederum das anatomische Modell einschließlich des IAS konstruiert werden kann und die Lage der Elektroden und daraus eine Lage und/oder eine Ausrichtung von mindestens einem Teil des medizinischen Kathetersystems relativ zum anatomischen Modell und dem IAS erzeugt werden kann. Die Rekonstruktion des anatomischen Modells erfordert also die Verwendung genau definierter, konstanter Abstände zwischen den Elektroden. Daher haben die Erfinder erkannt, dass ein Kathetersystem, das für eine Punktionsaktion verwendet werden soll, mindestens ein einzelnes Teil aufweisen sollte, das mindestens zwei Elektroden mit gegenseitig fixierten Lagen einschließt. Vorzugsweise sind es mehr, aber es werden mindestens zwei benötigt. Da ein medizinisches Kathetersystem zur Punktion von Gewebe in der Regel mehrere Komponenten einschließt, wie zum Beispiel eine Hülle und eine Nadel oder eine Hülle, einen Dilatator und eine Nadel, würden zwei Elektroden auf mindestens einer dieser Komponenten ausreichen, um den Vorteil bereitzustellen.
So ermöglichen die hier offenbarten Kathetersysteme, dass ein einziges Punktionssystem, sowohl die anatomische Bildgebung der anatomischen Struktur als auch den eigentlichen Punktionsprozess durchzuführen kann (z. B. durch anschließendes Verfolgen der Richtung/Position von Teilen des Kathetersystems wie zum Beispiel der Nadel).
Die Verwendung von Elektroden, die an der Hülle und/oder dem Dilatator, falls im Kathetersystem vorhanden, angebracht sind, ist besonders vorteilhaft, da sie ermöglicht, dass die Nadel während des bildgebenden Prozesses in die Hülle eingezogen werden kann, was die Sicherheit des Patienten erhöht. Damit entfällt die Notwendigkeit, einen elektrophysiologischen Katheter oder einen in der Technik bekannten Bildgebungskatheter einzuführen, der durch das Lumen der Hülle oder des Dilatators, falls vorhanden, eingeführt werden muss, um eine Bildgebung durchzuführen. Dies ist zwar möglich, würde aber die Komplexität des Eingriffs erhöhen, da der Katheter nach der Bildgebung durch die Nadel ersetzt werden müsste.
Ein beispielhafter Bildgebungsprozess wird im Folgenden beschrieben, jedoch nicht ausschließlich zur Verwendung mit Elektroden der hierin beschriebenen medizinischen Kathetersysteme (z. B. Punktionsvorrichtung). Vielmehr können bei der Durchführung eines allgemeinen Bildgebungsprozesses alle geeigneten internen Elektroden verwendet werden, wie beispielsweise auf einem Katheter angebrachte Elektroden.
Um einen Bildgebungsprozess durchzuführen, kann die Antwort der internen Elektroden (z. B. auf extern angelegte elektrische Felder) iterativ aufgezeichnet werden. Die Prozessorschaltung des Verarbeitungssystems kann eine Übertragungsfunktion („V2R-Funktion“) anwenden, die jede aufgezeichnete Antwort in euklidische Koordinaten (R-Raum) transformiert und dabei sicherstellt, dass bekannte Eigenschaften (z. B. Elektrodenabstand und Länge des elektrischen Gewichts) sowie eine Reihe anderer Einschränkungen beibehalten werden.
Auf diese Art und Weise kann eine R-Raum-Wolke von Punkten (bekannte euklidische Koordinaten) aufgebaut und aktualisiert werden, wenn die internen Elektroden innerhalb des anatomischen Hohlraums bewegt werden. Unter Verwendung der aktualisierten R-Raum-Punktwolke erzeugt ein Rekonstruktionsalgorithmus ein anatomisches Modell des anatomischen Hohlraums. Das anatomische Modell kann zum Beispiel eine 3D-Oberfläche sein, welche den/die (Grenzen) des anatomischen Hohlraum(s) darstellt oder modelliert.
Ein solches bildgebendes Verfahren mit all seinen Gesichtspunkten ist beispielsweise in WO2019/034944 offenbart, die durch Verweis einbezogen wird. Für diese Umwandlung stellen die festen Elektroden mit genau definierten Abständen einen ersten Vorteil dar.
Das anatomische Modell kann auf einer Anzeige oder Benutzerschnittstelle 290 ausgegeben werden. Die Anzeige oder Benutzerschnittstelle kann konfiguriert sein, um eine visuelle Darstellung des anatomischen Modells bereitzustellen.
Der Prozess der Rekonstruktion eines anatomischen Modells aus einer Punktwolke wird in 3 veranschaulicht, die einen Prozess 350 zeigt, bei dem eine Wolke von R-Raum-Punkten 310 („Punktwolke“) in ein anatomisches Modell 320 umgewandelt wird. Im veranschaulichten Beispiel erfolgt dies durch die Erstellung einer (3D-)Oberfläche aus den Daten der Punktwolke, wobei die Verfahren für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich sind.
Zum Beispiel kann eine Punktwolke unter Verwendung eines Oberflächenrekonstruktionsansatzes in ein Polygonnetz oder ein Dreiecksnetzmodell (oder ein anderes Oberflächenmodell) umgewandelt werden. Eine Vielzahl von geeigneten Ansätzen wird erörtert in Berger, Matthew, et al. „A survey of surface reconstruction from point clouds.“ Computer Graphics Forum. Bd. 36. Nr. 1. 2017.
Eine genauere Identifizierung der Grenzen und Merkmale des anatomischen Modells kann durch die Überwachung der Antwort der Elektroden der Punktionsvorrichtung (hierin: als interne Elektroden behandelt) auf lokale Feldmessungen (z. B. von anderen internen Elektroden erzeugte Felder) oder durch zusätzliche Verarbeitung globaler Feldmessungen erfolgen.
So können zum Beispiel Regionen mit ausgeprägten steilen Gradienten im elektrischen Feld identifiziert werden. Es ist bekannt, dass solche Regionen die Grenzen des anatomischen Hohlraums und/oder andere Informationen anzeigen, z. B. die Drainage von Gefäßen in oder aus einer Herzkammer sowie die Klappen einer Herzkammer. Diese Merkmale werden von dem System eindeutig erfasst und abgebildet, ohne dass sie mit dem Katheter aufgesucht werden müssen.
Als weiteres Beispiel können Änderungen in einem lokalen elektrischen Feld (zwischen zwei internen Elektroden) auf das Vorhandensein oder Fehlen von Gewebe zwischen den beiden internen Elektroden hinweisen. Die Antwort einer internen Elektrode auf ein lokales elektrisches Feld kann daher dazu verwendet werden, um das Vorhandensein oder Fehlen von Gewebe festzustellen. Das Verarbeitungssystem kann selbst konfiguriert sein, um die lokalen elektrischen Felder zu steuern, oder dies kann von einer anderen Vorrichtung gesteuert werden, die mit den Elektroden der Punktionsvorrichtung kommuniziert. Eine solche Verwendung lokaler Feldmessungen wurde z. B. in WO WO2019/034944 beschrieben.
Die kombinierten globalen und lokalen Feldmessungen ermöglichen eine ausgefeilte Erkennung und effektive Behandlung von Inkonsistenzen und Ausreißern, dem Grad der Elektrodenabschirmung/-abdeckung (z. B. durch Messung der Interkorrelation zwischen den Lagen), der Schrittmacherfunktion (Sättigung) sowie des physiologischen Drifts. Der Drift kann zum Beispiel unter Verwendung eines gleitenden Fensters über die Zeit erkannt und kontinuierlich korrigiert werden, wodurch die Lage des Katheters während des gesamten Eingriffs genau bleibt und das System unempfindlich gegenüber Drift wird.
Weitere Ansätze für die Verwendung externer Elektroden (z. B. Pflasterelektroden) und interner Elektroden (z. B. Katheterelektroden) zur Abbildung von Körpervolumina und zur Visualisierung der Lagen von Kathetern innerhalb der Abbildung sind beispielsweise in US-Patent Nr. 10,278,616 mit dem Titel „Systems and Methods for Tracking an Intrabody Catheter“, eingereicht am 12. Mai 2015, und US-Patent Nr. 5,983,126 mit dem Titel „Catheter Location System and Method“, eingereicht am 1. August 1997, zu finden, die hiermit in ihrer Gesamtheit durch Verweis einbezogen werden.
In einigen Beispielen können die Antworten der internen Elektroden (oder des anatomischen Modells) verarbeitet werden, um ein anatomisches Zielmerkmal zur Identifizierung einer Lage für die Durchführung eines penetrierenden Prozesses zu identifizieren. Handelt es sich bei dem penetrierenden Prozess beispielsweise um einen transseptalen Eingriff, kann das anatomische Zielmerkmal die Fossa ovalis (FO) oder Gewebe, welches das Vorhandensein eines persistierenden Foramen Ovale anzeigt, sein. Andere geeignete anatomische Zielmerkmale werden je nach dem penetrierenden Prozess erkennbar sein.
In einigen Beispielen können die Antworten der internen Elektroden (oder des anatomischen Modells) verarbeitet werden, um Bereiche in der Nähe von anatomischen Zielmerkmalen zu identifizieren und zu lokalisieren, zum Beispiel, um potenzielle Gefahrenbereiche für einen penetrierenden Prozess zu identifizieren. Als ein Beispiel können bei einem transseptalen Prozess die Antworten (oder das anatomische Modell) verarbeitet werden, um die Aorta hinter dem IAS zu identifizieren und zu lokalisieren. Diese Informationen können vom Arzt genutzt werden, um eine versehentliche Punktion der Aorta beim Vorschieben der Nadel durch das IAS zu vermeiden.
Aus dem Vorstehenden wird ersichtlich, dass ein Beispiel für einen Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur ein anatomisches Modell der anatomischen Struktur (d. h. eine Form/Struktur des umgebenden Gewebes) ist. Ein anderer beispielhafter Parameter ist die Position eines anatomischen Zielmerkmals.
Das Verarbeitungssystem kann konfiguriert sein, um auf einer Benutzerschnittstelle eine visuelle Darstellung des anatomischen Modells (zu rendern und) anzuzeigen. Die visuelle Darstellung eines anatomischen Modells kann zum Beispiel eine 3D-Ansicht oder eine abgeflachte (Panorama-)Ansicht der anatomischen Struktur umfassen.
Ein anderes Beispiel für einen Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur ist eine (relative) Position der Punktionsvorrichtung oder bestimmter Elektroden der Punktionsvorrichtung.
Insbesondere könnte eine relative Position der Punktionsvorrichtung in Bezug auf ein anatomisches Modell (das z. B. unter Verwendung des zuvor beschriebenen bildgebenden Prozesses erstellt wurde) bestimmt werden. Sobald ein anatomisches Modell/eine anatomische Abbildung der anatomischen Struktur durch Überwachung der Antwort(en) von Elektroden um die anatomische Struktur herum auf elektrische Felder erstellt wurde, kann die relative Position einer Elektrode in Bezug auf das anatomische Modell/die anatomische Abbildung leicht bestimmt werden, indem eine Antwort der Elektrode mit einer bestimmten Position korreliert wird.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung schlagen daher vor, das Verarbeitungssystem ferner dazu zu verwenden, die Lage einer oder mehrerer Elektroden (eines anderen Katheters) in Bezug auf das anatomische Modell zu verfolgen, d. h. um als Elektrodenverfolgungssystem zu fungieren.
Sobald ein anatomisches Modell eines anatomischen Hohlraums mit Hilfe der Antworten der internen Elektroden innerhalb des anatomischen Hohlraums erstellt wurde, kann die Lage der internen Elektroden in Bezug auf das anatomische Modell leicht definiert werden. Zum Beispiel kann die Übertragungsfunktion, die zur Erzeugung der anatomischen Karte verwendet wird, z. B. die „V2R-Funktion“, die eine Antwort in euklidische Koordinaten umwandelt, zur Berechnung/Vorhersage einer relativen Position einer Elektrode der Punktionsvorrichtung unter Verwendung der Antwort der internen Elektrode verwendet werden. Die Lagen der Elektroden in Kombination mit der Form und dem Design des Kathetersystems ermöglichen die Rekonstruktion von Form, Lage und Ausrichtung mindestens des distalen Endes des Katheters, da dieses Ende die Elektroden enthält.
Die hierin offenbarten Kathetersysteme können auch in einer Konfiguration verwendet werden, in der sie nicht zur Modellierung, sondern nur zur Verfolgung der Lage und Ausrichtung des distalen Endes des Katheters dienen. In diesem Fall kann die Eingabeschnittstelle 251 des Verarbeitungssystems 250 ferner konfiguriert sein, um an einem vierten Eingang (nicht gezeigt) ein anatomisches Modell der anatomischen Struktur zu erhalten oder von einem Modellierungssystem oder Bildgebungssystem oder Speicher zu empfangen oder zu erhalten. Zur Vereinfachung und Genauigkeit des Eingriffs wird das anatomische Modell jedoch vorzugsweise durch die Überwachung der Lage einer oder mehrerer Elektroden erstellt, die auf einer intraluminalen Vorrichtung angebracht sind, z. B. der Punktionsvorrichtung oder einer anderen intraluminalen Vorrichtung wie einem Elektrophysiologiekatheter, der vorübergehend im Dilatatorlumen oder im Hüllenlumen untergebracht werden kann, bevor er gegen eine Nadel ausgetauscht wird.
Die Prozessorschaltung 252 des Verarbeitungssystems 250 kann konfiguriert sein, um die relative Lage einer oder mehrerer Elektroden der Punktionsvorrichtung in Bezug auf ein anatomisches Modell zu bestimmen. Die relative Lage der einen oder mehreren Elektroden kann aus verschiedenen Kombinationen des ersten, zweiten und dritten Satzes der Antworten abgeleitet werden. Das anatomische Modell kann selbst durch die Überwachung der Antwort der internen Elektroden auf ein elektrisches Feld erzeugt werden, z. B. unter Verwendung des zuvor beschriebenen Ansatzes.
Insbesondere kann der erste Satz von einer oder mehreren Antworten dazu verwendet werden, um eine Lage des distalen Endes der Nadel zu verfolgen, und der zweite Satz von einer oder mehreren Antworten kann dazu verwendet werden, eine Lage der Hülle oder der gesamten Punktionsvorrichtung zu verfolgen. Die vorliegende Offenbarung erkennt an, dass Informationen über diese beiden Merkmale zu einer verbesserten Überwachung des penetrierenden Prozesses beitragen können.
Dieser Prozess erleichtert die Visualisierung der Elektroden der Punktionsvorrichtung in Bezug auf die anatomische Struktur.
Das Verarbeitungssystem kann daher ferner konfiguriert sein, um auf einer Benutzerschnittstelle eine visuelle Darstellung der relativen Lage der (Elektroden der) Punktionsvorrichtung anzuzeigen. Dies kann in Bezug auf eine visuelle Darstellung des anatomischen Modells angezeigt werden, die z. B. an der Benutzerschnittstelle erhalten wird.
Obwohl bevorzugt, ist es beim Verfolgen/Überwachen der Lage von Elektroden der Punktionsvorrichtung in Bezug auf ein anatomisches Modell, nicht unbedingt erforderlich, dass dieses anatomische Modell unter Verwendung der Punktionsvorrichtung erstellt wird, sondern es könnte auch ein anderer Satz interner Elektroden (z. B. angebracht auf einem Katheter) verwendet werden. Natürlich könnte auch eine Kombination aus beiden Ansätzen verwendet werden, d. h. die Punktionsvorrichtung kann zum Mapping der anatomischen Struktur beitragen.
Die Verfolgung der Lage der Elektroden der Punktionsvorrichtung hat den Vorteil, dass der Arzt einen gesamten penetrierenden Eingriff (z. B. einen transseptalen Prozess) ausschließlich unter dielektrischer Abtastung und Bildgebung, d. h. ohne Durchleuchtung oder Ultraschallkontrolle, visualisieren und durchführen kann.
Insbesondere kann das Manövrieren der Punktionsvorrichtung zu einer gewünschten Lage durch Verfolgen der Lage der Hülle (welche die Nadel bedecken kann, um anderes Gewebe vor der Nadel zu schützen) durchgeführt werden und der penetrierende Prozesses selbst kann durch Verfolgen des distalen Endes der Nadel (z. B. um den Vorgang des Eindringens der Nadel in das Gewebe zu verfolgen) verfolgt werden.
Sobald eine geeignete Lage für die Durchführung des penetrierenden Prozesses identifiziert wurde, kann die Lage markiert werden (z. B. in Bezug auf das anatomische Modell). Dies kann bei zukünftigen Untersuchungen des Bereichs hilfreich sein, z. B. für die Wiederverwendung der Punktion bei späteren Eingriffen oder für den Fall, dass die Punktion mit einer anderen Vorrichtung durchgeführt werden soll.
Ein weiteres Beispiel für einen Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes ist der Abstand, den die Nadel aus der Hülle herausragt. So kann die Prozessorschaltung konfiguriert sein, um eine Kombination aus dem ersten, zweiten und dritten Satz von Antworten zu verarbeiten, um einen Abstand zu bestimmen, den die Nadel aus der Hülle herausragt
Wenn zum Beispiel die relative Position der Elektrode(n) an der Hülle und die relative Position des distalen Endes der Nadel bekannt ist, kann der Abstand zwischen der/den Elektrode(n) und dem distalen Ende der Nadel berechnet werden. Diese Informationen können verwendet werden, um den Abstand, den die Nadel aus der Hülle herausragt, abzuleiten/zu messen, z. B. wenn das Verhältnis zwischen der/den Elektrode/n und dem Ende der Hülle bekannt ist.
Als weiteres Beispiel kann der Unterschied in den elektrischen Antworten der an der Hülle angebrachten Elektrode(n) und des distalen Endes der Nadel direkt mit dem Abstand zwischen der/den Elektrode(n) und dem distalen Ende der Nadel und/oder dem Abstand, den die Nadel aus der Hülle herausragt, korreliert werden.
Diese Informationen können verwendet werden, um zu überprüfen, ob die Nadel sicher von der Hülle bedeckt ist, z. B. während des Transports der Nadel zu einer Stelle, an der sie ins Gewebe eindringen soll.
Ein weiteres Beispiel für einen Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes ist die Ausrichtung der Punktionsvorrichtung. Insbesondere wenn die (3D-)Positionen zweier Teile der Punktionsvorrichtung in Bezug auf ein anatomisches Modell bekannt sind und die Beziehung zwischen diesen beiden Teilen vorbestimmt ist (d. h. aufgrund einer bekannten Struktur der Punktionsvorrichtung), kann auch die relative Ausrichtung der Punktionsvorrichtung in Bezug auf das anatomische Modell abgeleitet werden.
Diese Informationen können verwendet werden, um die Anzeige einer Punktionsvorrichtung durch eine Benutzerschnittstelle zu verbessern, z. B. in Bezug auf ein angezeigtes anatomisches Modell. Informationen über die Ausrichtung der Punktionsvorrichtung helfen dem Benutzer zu verstehen, wie die Handhabung der Punktionsvorrichtung durchgeführt werden kann, um die Punktionsvorrichtung während des Transports zu einer Punktionslage oder während der Punktionslage selbst korrekt auszurichten.
In einigen Beispielen werden die Ausrichtungs- und Lageinformationen verwendet, um eine visuelle Darstellung der Punktionsvorrichtung in Bezug auf ein angezeigtes anatomisches Modell (das z. B. innerhalb des 3D-Raums korrekt ausgerichtet und angeordnet ist) bereitzustellen.
Als weiteres Beispiel kann ein Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes eine Ausrichtung/Richtung der Nadel sein. Insbesondere kann das Verarbeitungssystem die Lage der ersten Elektrode an der Hülle und der Nadel verfolgen (mit den zuvor beschriebenen Ansätzen). Da die Positionsbeziehung zwischen diesen Elementen vorgegeben ist, kann eine Richtung der Nadel abgeleitet werden (z. B. kann eine Richtung der Nadel als Spanne zwischen der Lage der ersten Elektrode und der Lage der Nadel definiert werden).
Diese Informationen können verwendet werden, um die Anzeige der Nadel durch die Benutzerschnittstelle zu verbessern, insbesondere durch Bereitstellen eines Hinweises auf die Richtung der Nadel, z. B. neben dem angezeigten anatomischen Modell, um eine verbesserte Durchführung des transseptalen Verfahrens zu ermöglichen. Dies wird dadurch erreicht, dass die ermittelte Richtung dem Arzt hilft, den transseptalen Eingriff genauer durchzuführen, indem sie einen Hinweis auf die Richtungsausrichtung der Nadel gibt (um sicherzustellen, dass sie in den richtigen Bereich der anatomischen Struktur eindringt).
Es wurde bereits beschrieben, wie die zweite an der Hülle angebrachte Elektrode eine an der Hülle 110 angebrachte Verankerungsstruktur 130 umfassen kann. Die Prozessorschaltung des Verarbeitungssystems 250 kann den dritten Satz einer oder mehrerer elektrischer Antworten der Verankerungsstruktur auf in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder verwenden, um einen oder mehrere Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur abzuleiten.
Beispielsweise kann nur die Prozessorschaltung des Verarbeitungssystems den dritten Satz von einer oder mehreren elektrischen Antworten verwenden, um die Lage der an der Hülle angebrachten Verankerungsstruktur zu verfolgen. Natürlich kann die verfolgte Lage auch über eine Benutzerschnittstelle angezeigt werden.
Die Verfolgung der Lage dieser Verankerungsstruktur hilft auch bei der Durchführung des penetrierenden Prozesses, da sie dem Arzt nützliche Informationen bereitstellt. Insbesondere kann es einem Arzt helfen, eine Echtzeitposition der Verankerungsstruktur zu verstehen, um dadurch die an der Hülle bereitgestellte Abstützung oder Stütze angemessen zu steuern, indem die Verankerungsstruktur zum Abstützen gegen das Gewebe an eine bestimmte Lage manövriert wird, um eine Genauigkeit bei der Durchführung eines penetrierenden Prozesses zu verbessern.
Da die geometrische Form der Verankerungsstruktur bekannt sein kann, ist es auch möglich, eine visuelle Darstellung der geometrischen Form in Bezug auf die ermittelte Lage der Verankerungsstruktur anzuzeigen. Beispielsweise kann die Verankerungsstruktur als Schlaufe geformt sein (um die Hülle gegen das Gewebe abzustützen), die in Bezug auf ein anatomisches Modell angezeigt werden kann. Die Anzeige der geometrischen Form der Verankerungsstruktur trägt dazu bei, dass der Arzt die Eigenschaften der Punktionsvorrichtung und des Punktionsprozesses besser verstehen kann.
Die Verankerungsstruktur kann in Bezug auf die Hülle beweglich sein. Insbesondere kann die Verankerungsstruktur in Bezug auf die Hülle aus- und eingezogen werden. Die Art und Weise, in der sich die Verankerungsstruktur bewegt, kann bekannt sein, z. B. aufgrund der bekannten Mechanik der Punktionsvorrichtung. Durch die Verfolgung der Lage der Verankerungsstruktur (unter Verwendung des dritten Satzes von Antworten) in Bezug auf die Lage der ersten Elektrode an der Hülle kann das Ausmaß, in dem die Verankerungsstruktur aus der Hülle herausragt (d. h. der überstehende Abstand), bestimmt werden, ebenso wie die Form der Verankerungsstruktur während sie ausgezogen wird (aufgrund vorgegebener, geschätzter oder bekannter Eigenschaften der Vorrichtung). Diese Informationen können visuell dargestellt werden.
Die Verankerungsstruktur kann zum Beispiel eine Schlaufe umfassen, die aus der Hülle herausgezogen werden kann. Die Schleife wird sich entsprechend einer vorkonfigurierten oder bekannten Schleifenbewegung bewegen. Da das mechanische Verhalten der ausgezogenen Schleife bekannt ist und die Position der Schleife verfolgt wird, kann auch die Schleife selbst in Echtzeit angezeigt werden.
Frühere Beispiele für einen oder mehrere Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur beruhen im Allgemeinen auf der Antwort der Elektroden der Punktionsvorrichtung auf von außen bereitgestellte elektrische Felder. Einige Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur können jedoch von einer elektrischen Antwort der Elektroden der Punktionsvorrichtung auf intern erzeugte elektrische Felder (z. B. von einer Elektrode erzeugte elektrische Felder) abgeleitet werden.
In einigen Beispielen kann die Prozessorschaltung konfiguriert sein, um ferner ein oder mehrere elektrische Felder, die von einer oder mehreren Elektroden der Punktionsvorrichtung erzeugt werden, zu steuern. Dies kann durch die Steuerung eines Stroms geschehen, welcher der/den Elektrode(n) zugeführt wird, z. B. über denselben elektrischen Pfad, der für die Messung einer elektrischen Antwort verwendet wird, oder einen speziellen Kanal. Der erste, zweite und dritte Satz von Antworten kann eine elektrische Antwort auf dieses intern erzeugte elektrische Feld einschließen.
Ein weiteres Beispiel für einen Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur ist ein Maß für den Kontakt oder die Kontaktkraft zwischen der Punktionsvorrichtung und dem umgebenden Gewebe der anatomischen Struktur. Dies kann zum Beispiel mit dem in der europäischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer EP 3294174 A1 beschriebenen Ansatz geschehen, wobei die Elektroden der Punktionsvorrichtung als Elektroden behandelt werden.
Ein weiteres Beispiel für einen Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur ist die Dicke des Gewebes in der Nähe der Elektroden der Punktionsvorrichtung. Es ist bekannt, dass die Dicke des Gewebes die dielektrischen Eigenschaften des Gewebes beeinflusst. Dies wiederum beeinflusst die elektrische Antwort der Elektroden in der Nähe des Gewebes. Es ist daher möglich, Informationen über eine elektrische Antwort von elektrisch ansprechbarem Gewebe mit einer Gewebedicke in der Nähe der Punktionsvorrichtung zu korrelieren. So kann beispielsweise die Änderungsrate einer elektrischen Antwort von der Dicke des nahegelegenen Gewebes beeinflusst werden, was bedeutet, dass die Dicke des nahegelegenen Gewebes durch die Überwachung der Änderungsrate der elektrischen Antwort ermittelt werden kann. Als weiteres Beispiel kann die elektrische Antwort direkt mit einer Gewebedicke korreliert werden (z. B. basierend auf vorgegebenen Kalibrierungsdaten).
Der Fachmann ist ohne weiteres in der Lage, anhand der elektrischen Antworten der Elektroden der Punktionsvorrichtung andere geeignete Beispiele für einen Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur zu identifizieren und zu bestimmen.
Ein Verständnis für die Nützlichkeit der Einholung eines oder mehrerer Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur unter Verwendung der elektrischen Antwort(en) des distalen Endes der Nadel und zweier Elektroden an der Hülle (von denen eine optional eine an der Hülle angebrachte Verankerungsstruktur ist) werden im Folgenden beschrieben. Insbesondere die Verfolgung der Lage dieser Elektroden der Punktionsvorrichtung (in Bezug auf ein anatomisches Modell) stellt nützliche Informationen für die Durchführung eines penetrierenden Prozesses bereit.
4, 5 und 6 veranschaulichen eine Punktionsvorrichtung 100 in verschiedenen Stadien eines penetrierenden Prozesses, die dazu dienen, die Nützlichkeit der Verfolgung der Position/Lage bestimmter Elektroden der Punktionsvorrichtung während des gesamten penetrierenden Prozesses zu veranschaulichen. Insbesondere durch die Verfolgung der Position der drei identifizierten Elektroden der Punktionsvorrichtung kann der gesamte penetrierende Prozess leicht überwacht werden.
Anfänglich kann die Punktionsvorrichtung wie in 4 veranschaulicht konfiguriert sein, wobei die Nadel (nicht sichtbar) von der Hülle 120 bedeckt ist.
Punkt A stellt die räumliche Lage des elektrischen Gewichtszentrums der Verankerungsstruktur 130 (hierin: eine Metallschleife) dar und bewegt sich entsprechend der vorgegebenen mechanischen Eigenschaften der Punktionsvorrichtung. Punkt B stellt die Position der ersten Elektrode 115 an der Hülle dar.
Während sich die Punktionsvorrichtung in der anatomischen Struktur bewegt (z. B. um eine Zielstelle zu erreichen), kann die elektrische Antwort (bzw. können die elektrischen Antworten) der ersten Elektrode 115 an der Hülle und der (nicht ausgezogenen) Verankerungsstruktur 130, die an der Hülle angebracht ist, überwacht werden, z. B. um eine Lage/Ausrichtung der Punktionsvorrichtung 100 zu verfolgen und/oder um einen bildgebenden Prozess durchzuführen.
So kann die elektrische Antwort der Elektroden der Punktionsvorrichtung verwendet werden, um einen oder mehrere Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder der anatomischen Struktur abzuleiten, z. B. um ein anatomisches Modell der anatomischen Struktur zu erstellen.
Die Position eines gewünschten anatomischen Merkmals oder einer Stelle zur Durchführung eines penetrierenden Prozesses kann identifiziert werden (z. B. anhand des generierten anatomischen Modells). Bei einem transseptalen Eingriff könnte beispielsweise die Position der Fossa ovalis (automatisch oder manuell) anhand des anatomischen Modells ermittelt werden.
Nachdem eine Lage identifiziert wurde, an der ein penetrierender Prozess durchgeführt werden soll, kann die Verankerungsstruktur 130 aus der Hülle 110 herausgezogen werden, um die Hülle (in der Nähe der Verankerungsstruktur) gegen das Gewebe abzustützen oder zu verankern. Da das mechanische Verhalten der Verankerungsstruktur bekannt ist, kann auch eine visuelle Darstellung der Form der Verankerungsstruktur in Echtzeit angezeigt werden, indem die Lage der Verankerungsstruktur 130 überwacht wird.
Dies führt zu einer Punktionsvorrichtung, die wie in 5 veranschaulicht konfiguriert ist.
Die Hülle 110 kann anschließend gedreht und (unter Verwendung der Verankerungsstruktur 130 als Abstützung) gegen das Gewebe in Richtung der gewünschten anatomischen Stelle abgelenkt werden. Die Bewegung der Hülle kann überwacht werden, indem die Lage der ersten Elektrode 115 an der Hülle relativ zur (nun festen) Lage der Verankerungsstruktur 130 verfolgt wird. Die Bewegung der Hülle kann dazu führen, dass das distale Ende der Hülle Gewebe der anatomischen Struktur verdrängt oder verformt (bekannt als „Tenting“). Diese Verschiebung kann visuell dargestellt werden.
Da insbesondere die Grenzen der anatomischen Struktur bekannt sind (z. B. aus dem anatomischen Modell) und die Beziehung zwischen der ersten Elektrode 115 und dem distalen Ende der Hülle bekannt ist, ist es möglich vorherzusagen, wann das distale Ende der Hülle das Gewebe der anatomischen Struktur verformt (z. B. mit den Grenzen der anatomischen Struktur in Kontakt kommt), indem die Lage der ersten Elektrode 115 in Bezug auf das anatomische Modell überwacht wird.
Die Nadel 120 kann dann durch die Hülle 110 vorgeschoben werden (d. h. sich von einem distalen Ende der Hülle 110 nach außen erstrecken), um das Gewebe zu punktieren, mit dem das distale Ende der Hülle in Kontakt kommt, wie in 6 veranschaulicht. Der Fortschritt der Nadel während des penetrierenden Prozesses kann verfolgt werden, indem die Lage des distalen Endes 125 der Nadel überwacht wird, wie durch Punkt C von 6 angezeigt.
Die verfolgte Lage des distalen Endes 125 der Nadel kann zusammen mit der verfolgten Lage der ersten Elektrode 115 verwendet werden, um eine Ausrichtung und/oder Richtung der Nadel zu verfolgen. Dies stellt dem Arzt nützliche klinische Informationen zum Sicherzustellen, dass die Nadel korrekt in der gewünschten Punktionsrichtung positioniert ist, bereit.
Natürlich kann die elektrische Antwort der Nadel auch vor diesem letzten Stadium des penetrierenden Prozesses verwendet werden. Insbesondere, wenn sich die Nadel in der Nähe des distalen Endes der Hülle befindet (z. B. in der Nähe, aber nicht aus der Hülle herausragend), reagiert sie immer noch auf elektrische Felder. Diese Informationen können verwendet werden, um die Verfolgung der Punktionsvorrichtung während des Transports zu dem Bereich, in dem die Punktion durchgeführt werden soll, zu verbessern (z. B. um eine Ausrichtung oder Form der Punktionsvorrichtung abzuleiten), um einen bildgebenden Prozess durchzuführen (z. B. als weitere interne Elektrode für den bildgebenden Prozess) oder um jeden anderen geeigneten Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur zu bestimmen.
Es wurde bereits erläutert, wie ein anatomisches Modell anhand der Antwort der internen Elektroden auf ein elektrisches Feld konstruiert werden kann. Dieses anatomische Modell kann gerendert und angezeigt werden, z. B. auf einer Benutzerschnittstelle.
Alle besonderen Merkmale des Punktionsprozesses, wie sie in 4, 5 und 6 beschrieben sind, wie beispielsweise das „Tenting“, können auch durch die Verwendung von Kathetersystemen bereitgestellt werden, die keine Verankerungsstruktur aufweisen.
7 und 8 stellen eine erste 700 bzw. zweite 800 Darstellung eines gerenderten anatomischen Modells dar. Anhand des anatomischen Modells ist eine Position 750 der Fossa ovalis zu erkennen. Diese Figuren veranschaulichen auch die Position 850 der doppelten transseptalen Trakte.
Die Figuren veranschaulichen auch die Position einer penetrierenden Vorrichtung, die durch Verfolgung der Lage und Ausrichtung der penetrierenden Vorrichtung unter Verwendung eines zuvor beschriebenen Ansatzes ermittelt wird, und stellen eine visuelle Darstellung der Punktionsvorrichtung in Bezug auf das anatomische Modell bereit.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung, welche die Durchführung eines transseptalen Eingriffs erleichtern, sind aus den repräsentativen Bildern in 7 und 8 ersichtlich. Insbesondere durch das Bereitstellen einer visuellen Darstellung der Anatomie und der Punktionsvorrichtung wird der Arzt bei der Durchführung eines chirurgischen Eingriffs unterstützt, indem er die relative Lage der Punktionsvorrichtung verfolgen und überwachen kann.
9 ist ein Flussdiagramm, das ein computerimplementiertes Verfahren 900 zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter einer wie hierin offenbarten Punktionsvorrichtung veranschaulicht.
Schritt 910 repräsentiert das Empfangen oder Erhalten eines ersten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten der ersten Elektrode auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder von einer zweiten Elektrode, die an der Hülle angebracht ist.
Schritt 920 repräsentiert das Empfangen oder Erhalten eines zweiten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten der an der Hülle angebrachten Elektrode auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder von einer zweiten Elektrode, die an der Hülle angebracht ist.
Schritt 930, der optional ist, repräsentiert das Empfangen oder Erhalten eines dritten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten von dem distalen Endes der Nadel auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder, wobei das distale Ende der Nadel aus einem Material besteht, das auf Änderungen in einem elektrischen Feld reagiert.
Das computerimplementierte Verfahren 900 umfasst einen Schritt 940 zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur unter Verwendung mindestens des ersten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten, des zweiten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten und des dritten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten.
Das Verfahren 900 kann ferner einen Schritt 950 des Bereitstellens, an eine weitere Vorrichtung, eines Ausgabesignals, das auf den einen oder die mehreren ermittelten Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur reagiert.
Bei dem einen oder mehreren Parametern der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes kann es sich um eine relative Position des distalen Endes der Nadel und/oder um eine Ausrichtung der Nadel in Bezug auf die anatomische Struktur handeln.
10 ist eine schematische Darstellung einer Prozessorschaltung 252 nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Wie dargestellt, kann die Prozessorschaltung 250 einen (Daten-)Prozessor 1060, einen Speicher 1064 und ein Kommunikationsmodul 1068 einschließen. Diese Elemente können direkt oder indirekt miteinander kommunizieren, zum Beispiel über einen oder mehrere Busse. Der Datenprozessor kann ein analoger oder digitaler Prozessor sein und ist vorzugsweise ein digitaler Prozessor.
Der Prozessor 1060 kann eine Zentraleinheit (CPU), einen digitalen Signalprozessor (DSP), einen ASIC, eine Steuerung, einen FPGA, eine andere Hardwarevorrichtung, eine Firmwarevorrichtung oder eine beliebige Kombination davon einschließen, die konfiguriert ist, um die hierin beschriebenen Prozesse durchzuführen. Der Prozessor 1060 kann auch als eine Kombination von Rechenvorrichtungen implementiert werden, z. B. eine Kombination aus einem DSP und einem Mikroprozessor, eine Vielzahl von Mikroprozessoren, ein oder mehrere Mikroprozessoren in Verbindung mit einem DSP-Kern oder eine andere derartige Konfiguration. In einigen Ausführungsformen ist der Prozessor ein verteiltes Verarbeitungssystem, das z. B. aus einem Satz von verteilten Prozessoren besteht.
Der Speicher 1064 kann einen Cache-Speicher (z. B. einen Cache-Speicher des Prozessors 1060), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen magnetoresistiven RAM (MRAM), einen Festwertspeicher (ROM), einen programmierbaren Festwertspeicher (PROM), einen löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EPROM), einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), einen Flash-Speicher, eine Festkörperspeichervorrichtung, Festplattenlaufwerke, andere Formen von flüchtigen und nichtflüchtigen Speichern oder eine Kombination verschiedener Speichertypen einschließen. In einer Ausführungsform schließt der Speicher 1064 ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium ein. Das nicht-transitorische computerlesbare Medium kann Anweisungen speichern. Der Speicher 1064 oder ein nicht-transitorisches computerlesbares Medium kann zum Beispiel einen darauf aufgezeichneten Programmcode aufweisen, der Anweisungen einschließt, um die Prozessorschaltung 252 oder eine oder mehrere Komponenten der Prozessorschaltung 252, insbesondere den Prozessor 1060, zu veranlassen, die hierin beschriebenen Operationen durchzuführen. Die Prozessorschaltung 252 kann zum Beispiel Operationen des Verfahrens 700 ausführen. Die Anweisung 1066 kann auch als Code oder Programmcode bezeichnet werden. Die Begriffe „Anweisungen“ und „Code“ sind weit auszulegen und schließen jede Art von computerlesbarer Anweisung ein. Die Begriffe „Anweisungen“ und „Code“ können sich zum Beispiel auf ein oder mehrere Programme, Routinen, Unterroutinen, Funktionen, Abläufe usw. beziehen. „Anweisungen“ und „Code“ können eine einzelne computerlesbare Anweisung oder viele computerlesbare Anweisungen einschließen. Der Speicher 1064 mit dem darauf aufgezeichneten Code kann als Computerprogrammprodukt bezeichnet werden.
Das Kommunikationsmodul 1068 kann beliebige elektronische Schaltungen und/oder logische Schaltungen einschließen, um die direkte oder indirekte Kommunikation von Daten zwischen der Prozessorschaltung 252, der Punktionsvorrichtung und/oder der Benutzerschnittstelle (oder einer anderen weiteren Vorrichtung) zu ermöglichen. In dieser Hinsicht kann das Kommunikationsmodul 1068 eine Ein-/Ausgabevorrichtung (E/A-Vorrichtung) sein. In einigen Fällen erleichtert das Kommunikationsmodul 1068 die direkte oder indirekte Kommunikation zwischen verschiedenen Elementen der Verarbeitungsschaltung 252 und/oder des Systems (2).
Insbesondere kann das Kommunikationsmodul 1068 den ersten Eingang und den zweiten Eingang umfassen, um die ersten bzw. zweiten Eingaben zu erhalten. Das Kommunikationsmodul 1068 kann auch einen Ausgang zum Bereitstellen des Ausgabesignals umfassen, das auf den oder die ermittelten Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur reagiert.
Es versteht sich, dass die offenbarten Verfahren zur Verarbeitung von Antwortsätzen von Elektroden computerimplementierte Verfahren umfassen oder vorzugsweise sind. Als solches wird auch das Konzept eines Computerprogramms vorgeschlagen, das einen Computerprogrammcode zur Implementierung eines beliebigen beschriebenen Verfahrens umfasst, wenn das Programm auf einem Verarbeitungssystem, wie einem Computer oder einer Gruppe von verteilten Prozessoren, ausgeführt wird.
Verschiedene Abschnitte, Zeilen oder Blöcke des Codes eines Computerprogramms gemäß einer Ausführungsform können von einem Verarbeitungssystem oder Computer ausgeführt werden, um jedes hierin beschriebene Verfahren durchzuführen. In einigen alternativen Implementierungen können die in dem/den Blockdiagramm(en) oder dem/den Flussdiagramm(en) vermerkten Funktionen in einer anderen als der in den Figuren angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Zum Beispiel können zwei Blöcke, die hintereinander gezeigt sind, tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können zuweilen in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden, abhängig von der beteiligten Funktionalität.
Die vorliegende Offenbarung schlägt ein Computerprogramm (-produkt) vor, das Anweisungen umfasst, die, wenn das Programm von einem Computer oder Verarbeitungssystem ausgeführt wird, den Computer oder das Verarbeitungssystem veranlassen, (die Schritte) eines beliebigen hierin beschrieben Verfahrens auszuführen. Das Computerprogramm (-produkt) kann auf einem nicht-transitorischen, computerlesbaren Medium gespeichert sein.
In ähnlicher Art und Weise wird auch ein computerlesbares (Speicher-)Medium vorgeschlagen, das Anweisungen umfasst, die, wenn sie von einem Computer oder Verarbeitungssystem ausgeführt werden, den Computer oder das Verarbeitungssystem veranlassen, (die Schritte) jedes hierin beschriebenen Verfahrens auszuführen. Es wird auch ein computerlesbarer Datenträger vorgeschlagen, auf dem das zuvor beschriebene Computerprogramm (-produkt) gespeichert ist. Es wird auch ein Datenträgersignal vorgeschlagen, welches das zuvor beschriebene Computerprogramm (-produkt) trägt.
Das computerlesbare Programm kann vollständig auf einem einzelnen Computer/Prozessor, teilweise auf dem Computer/Prozessor, als eigenständiges Softwarepaket, teilweise auf dem Computer/Prozessor und teilweise auf einem entfernten Computer oder vollständig auf dem entfernten Computer oder Server (z. B. unter Verwendung eines Verarbeitungssystems mit verteilten Prozessoren) ausgeführt werden. Im letztgenannten Szenario kann der entfernte Computer mit dem Computer/Prozessor über jede Art von Netzwerk verbunden sein, einschließlich eines lokalen Netzwerks (LAN) oder eines Weitverkehrsnetzes (WAN), oder die Verbindung kann mit einem externen Computer hergestellt werden (z. B. über das Internet unter Verwendung eines Internetdienstanbieters).
Es wird hierin auch vorgeschlagen, ein Verarbeitungssystem zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter einer Punktionsvorrichtung, die eine Hülle umfasst, in der eine Nadel mit einem distalen Ende zum Durchdringen von Gewebe einer anatomischen Struktur untergebracht ist, und/oder Parametern des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur bereitzustellen, wobei das Verarbeitungssystem umfasst: eine Eingabeschnittstelle, die konfiguriert ist, um zu erhalten: an einem ersten Eingang und von einer an der Hülle angebrachten Verankerungsstruktur einen ersten Satz von einer oder mehreren elektrischen Antworten auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder, wobei die Verankerungsstruktur konfiguriert ist, um die Hülle während eines penetrierenden Eingriffs der Punktionsvorrichtung an Gewebe zu befestigt oder zu koppeln; und eine Prozessorschaltung, die konfiguriert ist, um einen oder mehrere Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur unter Verwendung mindestens des ersten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten zu bestimmen.
Daher wird auch vorgeschlagen, dass das distale Ende der Nadel nicht unbedingt als Elektrode fungieren muss. Vielmehr können Informationen gewonnen werden, indem eine Verankerungsstruktur, die zum Abstützen der Hülle gegen das Gewebe dient, als Elektrode behandelt wird. So erkennen Ausführungsformen der Erfindung einen Vorteil darin, eine Verankerungsstruktur, die zur Abstützung der Hülle gegen das Gewebe verwendet wird, als Elektrode zu behandeln, wie beispielsweise einen geringeren Bedarf an alternativen Elektroden und eine verbesserte Überwachung eines penetrierenden Prozesses.
Dieses Verarbeitungssystem kann angepasst werden, wobei die Eingabeschnittstelle konfiguriert ist, um an einem zweiten Eingang und von einer an der Hülle angebrachten Elektrode einen zweiten Satz von oder mehreren elektrische Antworten der an der Hülle angebrachten Elektrode auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder zu erhalten, und die Prozessorschaltung konfiguriert ist, um einen oder mehrere Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur unter weiterer Verwendung mindestens des zweiten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten zu bestimmen.
Variationen der offenbarten Ausführungsformen können vom Fachmann, der die beanspruchte Erfindung umsetzt, aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche verstanden und bewirkt werden. In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassen“ andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein“, „eine“ oder „eines“ schließt eine Vielzahl nicht aus. Ein einzelner Prozessor oder eine andere Einheit kann die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen angegebener Elemente erfüllen. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in voneinander unterschiedlichen abhängigen Ansprüchen angegeben sind, weist nicht darauf hin, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft verwendet werden kann. Ein Computerprogramm kann auf einem geeigneten Medium, wie einem optischen Speicherungsmedium oder einem Festkörpermedium, das zusammen mit oder als Teil anderer Hardware geliefert wird, gespeichert/verteilt werden, kann jedoch auch in anderen Formen verbreitet werden, wie etwa über das Internet oder andere drahtgebundene oder drahtlose Telekommunikationssysteme. Wenn der Begriff „angepasst, um zu“ in den Ansprüchen oder der Beschreibung verwendet wird, wird darauf hingewiesen, dass der Begriff „angepasst, um zu“ äquivalent zum Begriff „konfiguriert, um zu“ sein soll. Jegliche Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen des Schutzumfangs auszulegen.
Die folgenden Beispiele beziehen sich auf weitere Gesichtspunkte der Offenbarung, können aber auch unabhängig von anderen hierin definierten Merkmalen verwendet werden.
Beispiel 1. Ein Verarbeitungssystem (250) zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter einer Punktionsvorrichtung (100), die eine Hülle (110) umfasst, in der eine Nadel (120) mit einem distalen Ende (125) zum Durchdringen von Gewebe einer anatomischen Struktur untergebracht ist, und/oder Parametern des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur, wobei das Verarbeitungssystem umfasst:

eine Eingabeschnittstelle (251), die konfiguriert ist, um zu erhalten (910, 920, 930):
- an einem ersten Eingang (251A) und von dem distalen Ende der Nadel einen ersten Satz von einer oder mehreren elektrischen Antworten des distalen Endes der Nadel auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder, wobei das distale Ende der Nadel aus einem Material besteht, das auf Änderungen in einem elektrischen Feld reagiert;
- an einem zweiten Eingang (251B) und von einer ersten Elektrode (115), die an der Hülle angebracht ist, einen zweiten Satz von oder mehreren elektrischen Antworten der ersten Elektrode auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder; und
- an einem dritten Eingang (251C) und von einer zweiten Elektrode (130, 135), die an der Hülle angebracht ist, einen dritten Satz von einer oder mehreren elektrischen Antworten der zweiten Elektrode auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder; und
eine Prozessorschaltung (252), die konfiguriert ist, um einen oder mehrere Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur unter Verwendung mindestens des ersten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten, des zweiten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten und des dritten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten zu bestimmen (940).

Beispiel 2. Das Verarbeitungssystem nach Beispiel 1, das ferner eine Ausgabeschnittstelle umfasst, die konfiguriert ist, um einer weiteren Vorrichtung ein Ausgabesignal bereitzustellen, das auf den einen oder die mehreren ermittelten Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur reagiert.
Beispiel 3. Das Verarbeitungssystem nach Beispiel 1 oder 2, wobei das Verarbeitungssystem ferner konfiguriert ist, um auf einer Benutzerschnittstelle eine visuelle Darstellung des einen oder der mehreren ermittelten Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes anzuzeigen.
Beispiel 4. Das Verarbeitungssystem nach einem der Beispiele 1 bis 3, wobei der eine oder mehrere Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes eine relative Position der Hülle und/oder der Nadel in Bezug auf die anatomische Struktur ist.
Beispiel 5. Das Verarbeitungssystem nach einem der Beispiele 1 bis 4, wobei:

die Eingabeschnittstelle ferner konfiguriert ist, um an einem vierten Eingang und von einem Modellierungssystem oder Speicher ein anatomisches Modell der anatomischen Struktur zu erhalten, und
wobei der eine oder die mehreren Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes eine relative Lage der Hülle und/oder der Nadel in Bezug auf das anatomische Modell der anatomischen Struktur umfassen.

Beispiel 6. Das Verarbeitungssystem nach Beispiel 5, wobei das anatomische Modell der anatomischen Struktur durch Überwachung der Lage einer oder mehrerer Elektroden, die auf einer intraluminalen Vorrichtung angebracht sind, erzeugt wird.
Beispiel 7. Das Verarbeitungssystem nach einem der Beispiele 1 bis 6, wobei:

die erste oder zweite Elektrode eine Verankerungsstruktur umfasst, die konfiguriert ist, um die Hülle während eines penetrierenden Eingriffs der Punktionsvorrichtung am Gewebe zu befestigt oder zu koppeln.

Beispiel 8. Das Verarbeitungssystem nach Beispiel 7, wobei die Verankerungsstruktur relativ zu anderen Komponenten der Hülle beweglich ist.
Beispiel 9. Ein medizinisches System zum Durchdringen von Gewebe eines Subjekts, wobei das medizinische System umfasst:

eine Punktionsvorrichtung, umfassend:
- eine Nadel mit einem distalen Ende zum Durchdringen von Gewebe einer anatomischen Struktur, wobei das distale Ende der Nadel aus einem ersten Material besteht, das auf Veränderungen in einem elektrischen Feld reagiert;
- eine Hülle, in der die Nadel untergebracht ist;
- eine an der Hülle angebrachte Elektrode; und
- das Verarbeitungssystem nach einem der Beispiele 1 bis 8.

Beispiel 10. Das medizinische System nach Beispiel 9, wobei das distale Ende der Nadel konfiguriert ist, um das interatriale Septum eines Subjekts zu punktieren.
Beispiel 11. Das medizinische System nach einem der Beispiele 8 bis 10, das eine oder mehrere externe Elektroden umfasst, die außerhalb des Subjekts zu positionieren sind und so gesteuert werden können, dass sie ein oder mehrere elektrische Felder erzeugen, wobei das distale Ende der Nadel konfiguriert ist, um auf Änderungen des einen oder der mehreren elektrischen Felder zu reagieren, die von der einen oder den mehreren externen Elektroden erzeugt werden.
Beispiel 12. Computerimplementiertes Verfahren (900) zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter einer Punktionsvorrichtung (100), die eine Hülle (110) umfasst, in der eine Nadel (120) mit einem distalen Ende (125) zum Durchdringen von Gewebe einer anatomischen Struktur untergebracht ist, und/oder von umgebenden Gewebe der anatomischen Struktur, wobei das computerimplementierte Verfahren umfasst:

Erhalten (910), von einem distalen Ende der Nadel, eines ersten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten des distalen Endes der Nadel auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder, wobei das distale Ende der Nadel aus einem Material besteht, das auf Änderungen in einem elektrischen Feld reagiert;
Erhalten (920), von einer ersten an der Hülle angebrachten Elektrode (115), eines zweiten Satzes von oder mehreren elektrischen Antworten der ersten Elektrode auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder;
Erhalten (930), von einer zweiten an der Hülle angebrachten Elektrode (130, 135), eines dritten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten der zweiten Elektrode auf ein oder mehrere in der anatomischen Struktur induzierte elektrische Felder; und
Bestimmen (940) eines oder mehrerer Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur unter Verwendung mindestens des ersten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten und des zweiten Satzes von einer oder mehreren elektrischen Antworten.

Beispiel 13. Das computerimplementierte Verfahren nach Beispiel 12, umfasst ferner das Bereitstellen (950), an eine weitere Vorrichtung, eines Ausgabesignals, das auf den einen oder die mehreren ermittelten Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur reagiert.
Beispiel 14. Das computerimplementierte Verfahren nach Beispiel 13, wobei der eine oder die mehreren Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes eine relative Position des distalen Endes der Nadel in Bezug auf die anatomische Struktur ist.
Beispiel 15. Ein Computerprogrammprodukt, das Anweisungen umfasst, die, wenn sie von einem geeigneten Computer oder Verarbeitungssystem ausgeführt werden, den Computer veranlassen, das Verfahren nach einem der Beispiele 12 bis 14 auszuführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 210158675 [0006]
US 5697377 [0077]
US 5983126 [0077, 0145]
WO 2018130974 [0077]
WO 2019034944 [0077, 0137, 0143]
US 10278616 [0145]
EP 3294174 A1 [0180]

Claims

Katheter (90) zur Verwendung in einem gewebepunktuierenden Eingriff, wobei der Katheter einen röhrenförmigen Körper (110) mit einer axialen Länge, einem distalen Ende und einem Lumen, das sich von einer Öffnung am distalen Ende (125) entlang mindestens eines Teils der axialen Länge erstreckt, aufweist, wobei das Lumen konfiguriert ist, um eine gewebepunktuierende Vorrichtung (120) verschiebbar aufzunehmen, sodass die gewebepunktuierende Vorrichtung von einem Benutzer durch die Öffnung und über das distale Ende des Katheters aus dem Katheter hinaus ausgezogen werden kann oder durch die Öffnung in den Katheter hineingezogen werden kann, wobei der Katheter umfasst: - eine erste Elektrode (115) am distalen Ende; - eine zweite Elektrode (130, 135) am distalen Ende; und die erste Elektrode von der zweiten Elektrode mit einem festen Elektrodenabstand beabstandet ist, wobei, wenn die Elektroden in Gebrauch sind und sich innerhalb einer Region von Interesse eines Subjekts befinden, die ersten und zweiten Elektroden in der Lage sind, elektrische Signale zu erfassen, die durch an die Region von Interesse angelegte elektrische Felder verursacht werden.
Katheter nach Anspruch 1, wobei der röhrenförmige Körper einen verjüngten Abschnitt am distalen Ende und mindestens eine der ersten und zweiten Elektroden innerhalb des verjüngten Abschnitts einschließt.
Katheter nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens die ersten und zweiten Elektroden entlang mindestens der axialen Längsrichtung voneinander beabstandet sind.
Katheter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Katheter ein Dilatator ist.
Katheter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Katheter Mittel umfasst, die konfiguriert sind, um mindestens das distale Ende des Katheters zu lenken.
Kathetersystem, umfassend: - einen Katheter nach einem der vorangehenden Ansprüche; und mindestens eines von: - einem Einführungskatheter mit einem röhrenförmigen Element mit einem Hohlraum darin, der sich zwischen einer Öffnung an seinem distalen Ende und einer Öffnung an einem proximalen Ende des röhrenförmigen Elements erstreckt, wobei der Hohlraum konfiguriert ist, um den Katheter verschiebbar aufzunehmen; und - der gewebepunktuierenden Vorrichtung, wobei die gewebepunktuierende Vorrichtung eine distale Spitze einschließt, die als dritte Elektrode betrieben werden kann.
Kathetersystem nach Anspruch 6, wobei der Einführungskatheter Mittel zur Lenkung von mindestens dem distalen Ende des Einführungskatheters umfasst.
Kathetersystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Einführungskatheter umfasst: - eine vierte Elektrode (115) am distalen Ende; - eine fünfte Elektrode (130, 135) am distalen Ende; und die vierte Elektrode von der fünften Elektrode mit einem festen Elektrodenabstand beabstandet ist, wobei, wenn das Kathetersystem in Gebrauch ist und die vierten und fünften Elektroden sich innerhalb einer Region von Interesse eines Subjekts befinden, die vierten und fünften Elektroden in der Lage sind, elektrische Signale zu erfassen, die durch an die Region von Interesse angelegte elektrische Felder verursacht werden.
Katheter nach Anspruch 1, wobei der Katheter ein Einführungskatheter ist, der ein röhrenförmiges Element mit einem Hohlraum darin aufweist, der sich zwischen einer Öffnung an seinem distalen Ende und einer Öffnung an einem proximalen Ende des röhrenförmigen Elements erstreckt, wobei der Hohlraum konfiguriert ist, um einen weiteren Katheter, wie zum Beispiel einen Dilatator, verschiebbar aufzunehmen, wobei der Einführungskatheter die ersten und zweiten Elektroden am distalen Ende des Einführungskatheters umfasst.
Katheter nach Anspruch 9, wobei der Einführungskatheter Lenkmittel umfasst, die konfiguriert sind, um mindestens das distale Ende zu lenken.
Kathetersystem, umfassend: - einen Katheter nach Anspruch 9 oder 10; und ferner umfassend mindestens eines von: - einem Dilatator, der einen röhrenförmigen Körper (110) mit einer axialen Länge und einem distalen Ende und ein Dilatatorlumen, das sich von einer Öffnung am distalen Ende entlang mindestens eines Teils der axialen Länge erstreckt, einschließt, wobei das Dilatatorlumen konfiguriert ist, um eine gewebepunktuierende Vorrichtung (120) verschiebbar aufzunehmen, sodass die gewebepunktuierende Vorrichtung durch einen Benutzer aus dem Dilatator und über das distale Ende hinaus ausgezogen oder in den Dilatator hineingezogen werden kann; und - der gewebepunktuierenden Vorrichtung, wobei die gewebepunktuierende Vorrichtung eine distale Spitze einschließt, die als dritte Elektrode betrieben werden kann.
Katheter oder Kathetersystem, umfassend einen Einführungskatheter, wobei der Einführungskatheter eine Verankerungsstruktur am distalen Ende des Einführungskatheters umfasst, wobei die Verankerungsstruktur reversibel aus dem Einführungskatheter ausziehbar ist und die Verankerungsstruktur mindestens eine weitere Elektrode umfasst.
Verarbeitungssystem (250) zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter von Gewebe einer anatomischen Struktur innerhalb einer Region von Interesse unter Verwendung elektrischer Antworten, die von Elektroden eines Katheters und/oder Einführungskatheters empfangen oder erhalten werden, wie sie in einem der vorangehenden Ansprüche beansprucht werden, wobei das Verarbeitungssystem umfasst: - eine Eingabeschnittstelle (251), die mit mindestens ersten und zweiten oder dritten und vierten Elektrode des Katheters und/oder des Einführungskatheters verbunden werden kann, wobei die Eingabeschnittstelle konfiguriert ist, um mindestens Folgendes zu empfangen oder zu erhalten (910, 920, 930): - erste elektrische Antworten, die für die in der Region von Interesse induzierten elektrischen Felder repräsentativ sind; und - zweite elektrische Antworten auf die elektrischen Felder, wobei die ersten und zweiten elektrischen Antworten von den ersten bzw. zweiten Elektroden oder den vierten bzw. fünften Elektroden empfangen bzw. erhalten werden; - eine Prozessorschaltung (252), die konfiguriert ist, um den einen oder die mehreren Parameter basierend auf mindestens den ersten und zweiten elektrischen Antworten zu bestimmen (940); und - optional einen Ausgang, der konfiguriert ist, um Daten auszugeben, die repräsentativ für den einen oder die mehreren Parameter der Punktionsvorrichtung und/oder des umgebenden Gewebes der anatomischen Struktur sind, basierend auf mindestens den ersten und zweiten elektrischen Antworten.
Verarbeitungssystem nach Anspruch 13, wobei die ersten elektrischen Antworten erste und dritte elektrische Antworten umfassen, die für elektrische Felder repräsentativ sind, die in der Region von Interesse induziert werden, und die zweiten elektrischen Antworten zweite und vierte Antworten umfassen, die für elektrische Felder repräsentativ sind, die in der Region von Interesse induziert werden, wobei die ersten und zweiten elektrischen Antworten von den ersten bzw. zweiten Elektroden empfangen oder erhalten werden und die vierten und fünften elektrischen Antworten von den vierten bzw. fünften Elektroden empfangen oder erhalten werden, und die; und - eine Prozessorschaltung (252), die konfiguriert ist, um den einen oder die mehreren Parameter basierend auf mindestens den ersten, zweiten, vierten und fünften elektrischen Antworten zu bestimmen (940).
Verarbeitungssystem nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren Parameter eine anatomische Darstellung der anatomischen Struktur umfassen.
Verarbeitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Prozessorschaltung ferner konfiguriert ist, um: - von einer Nachschlagetabelle Kalibrierungsdaten zu empfangen, die für jeden festen Elektrodenabstand eine oder mehrere Korrelationen zwischen dem festen Elektrodenabstand und Parametern umfassen, die elektrische Felder darstellen, die an den durch die festen Elektrodenabstände beabstandeten Elektroden gemessen wurden; und - eine anatomische Darstellung der anatomischen Struktur aus den ersten und zweiten Daten unter Verwendung der Kalibrierungsdaten zu bestimmen.
Computerimplementiertes Verfahren (900) zur Bestimmung eines oder mehrerer Parameter von Gewebe einer anatomischen Struktur innerhalb einer Region von Interesse unter Verwendung elektrischer Antworten, die von Elektroden eines Katheters oder Einführungskatheters empfangen oder erhalten werden, wie sie in einem der vorangehenden Ansprüche beansprucht werden, wobei das computerimplementierte Verfahren umfasst: - Empfangen oder Erhalten, durch ein Verarbeitungssystem, von: - ersten elektrischen Antworten, die für die in der Region von Interesse induzierten elektrischen Felder repräsentativ sind; und - zweiten elektrischen Antworten auf die elektrischen Felder, wobei die ersten und zweiten elektrischen Antworten von den ersten bzw. zweiten Elektroden oder den vierten bzw. fünften Elektroden empfangen bzw. erhalten werden. - Bestimmen des einen oder der mehreren Parameter basierend auf den ersten und zweiten elektrischen Antworten durch eine Prozessorschaltung des Verarbeitungssystems; und - optional das Bereitstellen von Daten, die für den einen oder die mehreren Parameter des Gewebes der anatomischen Struktur repräsentativ sind, basierend auf mindestens den ersten und zweiten elektrischen Antworten.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 17, wobei der eine oder die mehreren Parameter eine anatomische Darstellung der anatomischen Struktur umfassen.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Prozessorschaltung ferner konfiguriert ist, um: - von einer Nachschlagetabelle Kalibrierungsdaten zu empfangen, die für jeden festen Elektrodenabstand eine oder mehrere Korrelationen zwischen dem festen Elektrodenabstand und Parametern umfassen, die elektrische Felder darstellen, die an den durch die festen Elektrodenabstände beabstandeten Elektroden gemessen wurden; und - einen oder der mehreren Parameter des Gewebes einer anatomischen Struktur innerhalb einer Region von Interesse ferner basierend auf den Kalibrierungsdaten zu bestimmen.
Computerprogrammprodukt, das Anweisungen umfasst, die, wenn sie von einem Verarbeitungssystem ausgeführt werden, das Verarbeitungssystem veranlassen, das computerimplementierte Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19 auszuführen.