DE19850671A1 - Ablation catheter for removal of damaged tissue - Google Patents

Ablation catheter for removal of damaged tissue

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Abstract

The catheter has a controlled voltage supply to an ablation electrode and an internal sensor for the ambient conditions adjacent to the electrode. A control unit receives the sensor signal and generates a signal varying the output signal from the voltage supply. The sensor has a detector reacting to non-ionised ambient radiation, and the control unit so processes the sensor signal as to determine the presence of boiling blood.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ablationskatheter system und insbesondere eins, in dem das Ausgangssignal der Ablationsvorrichtung in Abhängigkeit von den abgefühlten, umgebenden Konditionen steuerbar ist. The present invention relates to an ablation catheter system and more particularly one in which the output of the ablation device is controllable in dependence on the sensed surrounding conditions.

Ablationskathetersysteme werden allgemein bei der sogenannten "minimal invasiven Operation" verwendet, um beschädigtes Gewebe aus dem Inneren eines Patienten zu entfernen. Ablationskathetersysteme are commonly used in so-called "minimally invasive surgery" to remove damaged tissue from the interior of a patient. Ein der artiges Kathetersystem ist in der EP 0 739 189 beschrieben und weist eine an einem Katheter angebrachte Ablationselek trode auf, die von einer steuerbaren Spannungsversorgung ge speist wird, und deren Ausgangssignal dadurch bestimmt wird, daß die Temperatur an der Ablationselektrode mit Hilfe eines in Kontakt mit der Elektrode innerhalb des Ablationskatheters angebrachten Thermoelements abgefühlt wird. A the like catheter system is described in EP 0739189 and has an attached to a catheter Ablationselek trode, which is worn by a controllable voltage supply input, and whose output signal is determined by the fact that the temperature at the ablation electrode by means of a contact attached to the electrode of the ablation catheter within the thermocouple is sensed. Da die Temperatur innerhalb des Ablationskatheters abgefühlt wird, kann die ex terne Temperatur nur geschätzt werden und lokales Kochen des Blutes kann nahe der Ablationselektrode auftreten, wenn sie während des chirurgischen Eingriffes erhitzt wird. As the temperature is sensed within the ablation catheter, the ex ternal temperature can only be estimated and local cooking of the blood can occur near the ablation electrode when it is heated during surgery. Ein alter natives Temperaturmeßschema wird in der WO 93/08755 offen bart, das ein Temperaturmeßelement aufweist, das so angeord net ist, daß es die Temperatur des zu entfernenden Gewebes mißt. An old virgin Temperaturmeßschema is disclosed in WO 93/08755 disclosed that includes a temperature measuring element that is so angeord net that it measures the temperature of tissue to be removed. Jedoch muß eine sehr gute thermische Isolation zwischen der Elektrode und dem Sensor vorgesehen sein, um störende Effekte der durch die Elektrode gebildeten großen thermischen Masse zu vermeiden. However, a very good thermal insulation must be provided between the electrode and the sensor in order to avoid disturbing effects of the large thermal mass formed by the electrode. Das erhöht die Komplexität, die Größe und den Preis des Kathetersystems. This increases the complexity, size and cost of the catheter system.

Diese Probleme werden in gewissem Grad durch Verwendung eines gemäß Patentanspruch 1 gekennzeichneten Systems gemildert. These problems are alleviated to some extent by using a system designated according to claim. 1 Daher kann durch eine automatische Reduzierung oder ein Ab schalten der Spannung an der Ablationselektrode, wenn die überwachte, nichtionisierende Strahlung das vorliegen kochen den Blutes anzeigt, das Kochen eliminiert und damit der Abla tionskatheter sicherer betrieben werden. Therefore, by an automatic reduction or a switch from the voltage at the ablation, when the monitored, non-ionizing radiation cooking be indicative of the blood, eliminates the cooking and the Abla be operated tion catheter safer. Da die Temperatur nicht direkt abgefühlt wird, können darüber hinaus irgend welche thermischen Effekte der Elektrode auf die Abfühlan ordnung reduziert werden. Since the temperature is sensed directly, any thermal effects which the electrode on the Abfühlan order can be reduced beyond.

Der Sensor kann einfach einen akustischen Detektor wie z. The sensor can easily an acoustic detector such. B. ein Mikrophon aufweisen, um die durch das kochende Blut er zeugten Schallwellen abzufühlen. For example, comprise a microphone for sensing the sound waves through the boiling blood, he testified.

Vorteilhafterweise kann das Ablationskathetersystem eine kom plementäre Sender-Detektor-Anordnung aufweisen, in der der Detektor dazu vorgesehen ist, die nichtinvasive Strahlung wie den von dem Sender abgegebenen Ultraschall nach seiner Wech selwirkung mit dem umgebenden Blut zu detektieren. Advantageously, the ablation catheter may have a kom-complementary transmitter-detector arrangement, in which the detector is intended to detect the non-invasive radiation, such as the output from the transmitter after its ultrasonic Wech selwirkung with the surrounding blood. Verände rungen des auf den Detektor auftreffenden Strahlungsniveaus können detektiert werden, um eine durch das kochende Blut hervorgerufene erhöhte Streuung zu bestimmen. Variegated conclusions of the incident on the detector radiation levels can be detected in order to determine a caused by the boiling blood increased scattering.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezug auf die Zeichnungen der beigefügten Figuren beschreiben, von denen: An embodiment of the invention will now be described with reference to the drawings of the accompanying figures, of which:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Ablationskatheter systems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 1 shows a schematic representation of the ablation catheter system according to the present invention.

Fig. 2 zeigt das distale Ende eines Ablationskatheters mit einer alternativen Sensoranordnung. Fig. 2 shows the distal end of an ablation catheter with an alternate sensor array.

Bezugnehmend nun auf Fig. 1 enthält das Ablationssystem 1 eine Ablationselektrode 2 , die in der Nähe des distalen En des, üblicherweise an der distalen Spitze eines Katheters 3 angeordnet ist. Referring now to FIG. 1, the ablation system 1 includes an ablation electrode 2, which is usually located at the distal tip of a catheter 3 in the vicinity of the distal En. Eine komplementäre Sender- und Detektor- An ordnung 4 , 5 mit zwei piezoelektrischen Kristallen, die axial mit Abstand zueinander und proximal zu der Elektrode 2 an dem Katheter 3 angeordnet sind, ist ebenfalls vorgesehen. A complementary emitter and detector at proper 4, 5 with two piezoelectric crystals that is axially spaced from one another and are located proximal to the electrode 2 to the catheter 3 also provided. Drähte 6 a, 6 b, 6 c schaffen über einen konventionellen Stecker 7 die elektrischen Verbindungen zu einer externen Ausrüstung 8 , 9 , 10 . Wires 6 a, 6 b, 6 c create a conventional plug 7, the electrical connections to an external equipment 8, 9, 10 degrees. Spannungsversorgungen 8 bzw. 9 versorgen die Ablations elektrode 2 und den piezoelektrischen Ultraschallsender 4 mit Spannung. Power supplies 8 and 9 supply the ablation electrode 2 and the piezoelectric ultrasonic transmitter 4 with voltage. Eine Steuereinrichtung 10 in der Form eines passend konfigurierten Personalcomputers ist vorgesehen, um ein Sen sorsignal von dem piezoelektrischen Detektor 5 über die Ver bindung 11 zu empfangen, das Signal wie unten beschreiben zu bearbeiten, um über die Verbindung 12 ein Steuersignal für die steuerbare Spannungsversorgung 8 zu schaffen, wenn die Steuereinrichtung 10 bestimmt, daß das Sensorsignal ein An zeichen für das Vorliegen kochenden Blutes ist. A control device 10 in the form of a suitably configured personal computer is provided to a Sen sorsignal from the piezoelectric detector 5 via the Ver connection 11 to receive, edit, describe the signal as described below in order via the connection 12 a control signal for the controllable voltage supply 8 to provide, when the controller 10 determines that the sensor signal is sign at boiling for the presence of blood.

Die Steuereinrichtung 10 kann wahlweise mit einem Eingangs signal von einem Oberflächenelektrokardiographmonitor (EKG) 13 versehen sein. The controller 10 may optionally be provided 13 with an input signal from a Oberflächenelektrokardiographmonitor (ECG). In diesem Fall ist die Steuereinrichtung 10 angepaßt, um ein Steuersignal zu erzeugen, um die elektrische Spannungsversorgung 8 an bestimmten Stellen in dem Herzzyk lus, wie er aus dem Ausgangssignal des EKG-Monitors 13 be stimmt wird, zu betätigen. In this case, the controller 10 is adapted to generate a control signal to actuate the electric power supply 8 at certain points in the Herzzyk lus, as it is from the output signal of the ECG monitor 13 agrees be.

Bei der Anwendung wird die Ablationselektrode 2 durch Einführen über eine Vene oder Arterie eines Patienten bis zu einer Operationsstelle, zum Beispiel dem Inneren des Herzens, geleitet. In use, the ablation electrode 2 is conducted by introducing via a vein or artery of a patient to a surgical site, for example the interior of the heart. Die distale Spitze des Katheters 3 kann dann über konventionelle Mittel wie ein vorher eingeführter Steuer katheter manipuliert werden, bis sie das Innere des Herzens erreicht. The distal tip of the catheter 3 can be manipulated catheter via conventional means such as a pre-established control then until it reaches the interior of the heart. Die Elektrodenspitze kann dann weiter manipuliert werden, bis sie an der Operationsstelle anliegt. The electrode tip can then be further manipulated until it abuts the surgical site. Über die Spannungsversorgung 8 wird dann Spannung an die Elektrode 2 angelegt, um das Gewebe an dieser Stelle zu entfernen. Voltage is then applied to the electrode 2 in order to remove the tissue at this point via the power supply. 8

Gleichzeitig mit dem Ablationsverfahren wird auch an den piezoelektrischen Sender 4 Spannung angelegt. Simultaneously with the ablation 4 voltage is also applied to the piezoelectric transmitter. Ultraschallwel len werden daraufhin von dem Sender 4 in das umgebende Blut abgegeben. Ultraschallwel len are then outputted from the transmitter 4 in the surrounding blood. Der piezoelektrische Detektor 5 ist vorgesehen, um das Niveau der zum Beispiel von in der Nähe liegendem Gewebe auf den Detektor 5 reflektierten Ultraschallstrahlung zu de tektieren und ein dieses Niveau anzeigendes Sensorsignal zu erzeugen, das über die Verbindung 11 und den Draht 6 b zu der Steuereinrichtung 10 geleitet wird. The piezoelectric detector 5 is provided to generate the level of, for example, lying near tissue to the detector 5 reflected ultrasonic radiation to de tektieren and this level indicative sensor signal via the connection 11 and the wire 6 b to the control device is passed 10th

Die Steuereinrichtung 10 ist mit der Verbindung 11 über eine physische Schnittstelle verbunden, die einen Analog/Digital- Wandler enthält, der dazu verwendbar ist, eine digitale Dar stellung des Sensorsignals für die nachfolgende Bearbeitung in der Steuereinrichtung 10 zu erzeugen. The controller 10 is connected to the link 11 through a physical interface which includes an analog / digital converter, which is usable to generate a digital Dar position of the sensor signal for subsequent processing in the control device 10th Ein Schwellwert, der das Niveau des Sensorsignals anzeigt, das beim Vorhandensein kochenden Blutes erzeugt wird, wird in einem Speicher der Steuereinrichtung 10 gespeichert. A threshold value, which indicates the level of the sensor signal that is generated in the presence of boiling blood is stored in a memory of the controller 10th Der Schwellwert kann ma nuell vorgegeben oder automatisch erzeugt werden, beispiels weise durch Aufzeichnen eines Sensorsignals von dem Detektor, bevor die Ablation beginnt, und Verwenden dieses Signalni veaus (oder einer Ableitung davon) als Schwellwert. The threshold may ma Nuell predetermined or automatically generated example, by recording a sensor signal from the detector before ablation starts, and using this Signální veaus (or a derivative thereof) as a threshold value. Diese automatische Schwellwerterzeugung hat den Vorteil, daß Be triebsänderungen in der Sender-Detektor-Anordnung 4 , 5 ein fach kompensiert werden können. This automatic threshold generation has the advantage that loading operating changes in the transmitter-detector arrangement 4, 5, a fold can be compensated.

Die Steuereinrichtung 10 ist programmiert, um die digitale Darstellung des Sensorsignals, das während der Ablation er worben wird, mit dem gespeicherten Schwellwert zu verglei chen, um zu bestimmen, ob dieser Wert erreicht wurde und da mit das Vorhandensein von kochendem Blut anzeigt. The controller 10 is programmed to, to determine the digital representation of the sensor signal which it is raised during ablation with the stored threshold value to verglei chen whether this value has been reached, and as indicative of the presence of boiling blood. Wenn fest gestellt wird, daß kochendes Blut in der Umgebung nahe der Ablationselektrode 2 vorhanden ist, erzeugt die Steuerein richtung 10 ein Steuersignal, das über die Verbindung 12 zu der steuerbaren Spannungsversorgung 8 geleitet wird. If it is found found that boiling blood in the area is present near the ablation electrode 2, the device 10 Steuerein generates a control signal which is passed via the connection 12 to the controllable voltage supply. 8 Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Spannungsversorgung 8 so angepaßt, daß sie die Spannung zu der Elektrode 2 abschal tet, solange das Steuersignal vorliegt. In the present embodiment, the power supply 8 is adapted to tet the voltage to the electrode 2 switching off, as long as the control signal is present.

Alternativ kann die Steuereinrichtung 10 mit einem hochent wickelten Vergleichsalgorithmus derart programmiert werden, daß die Größe der Abweichung der digitalen Darstellung des Sensorsignals von dem Schwellwert bestimmt werden kann. Alternatively, the controller 10 may be programmed with a hochent wound comparison algorithm such that the magnitude of the deviation of the digital representation of the sensor signal can be determined from the threshold value. Die Steuereinrichtung kann dann ein Steuersignal erzeugen, das diese Größe anzeigt, und die Spannungsversorgung 8 kann so angepaßt werden, daß die Spannungsversorgung der Elektrode 2 proportional zu dem Steuersignal reduziert wird. The controller may then generate a control signal indicating this size, and the power supply 8 can be adjusted so that the power supply of the electrode 2 is reduced in proportion to the control signal. Das hat den Vorteil, daß der Ablationsvorgang fortgesetzt werden kann, obwohl auf einem reduzierten Niveau, bis das Blut aufgehört hat zu kochen. This has the advantage that the ablation process can be continued, although at a reduced level until the blood has ceased to boil. Das verkürzt die für die komplette Durchfüh rung des chirurgischen Eingriffs erforderliche Zeit vergli chen mit dem Fall, wenn die Spannung abgeschaltet wird, was einen deutlichen Vorteil für den Patienten bedeutet. This shortens the time required for the complete imple tion of surgery vergli chen with the case when the voltage is turned off, which means a significant advantage for the patient.

Bezugnehmend nun auf die Fig. 2 zeigt diese das distale Ende eines Ablationskatheters 3 mit einer alternativen Sensoran ordnung. Referring now to FIG. 2, this shows the distal end of an ablation catheter 3 with an alternative Sensoran order. Die Ultraschallsender- und Detektor- Anordnung 4 , 5 der Fig. 1 wird durch ein akustisches Mikrophon 14 wie bei spielsweise ein passendes konventionelles piezoelektrisches Mikrophon ersetzt, das so ausgelegt ist, daß es Änderungen der durch das umgebende Blut erzeugten Schallwellen, wenn das Blut anfängt zu kochen, detektiert. The Ultraschallsender- and detector array 4, 5 of Fig. 1 is replaced by an acoustic microphone 14 as in the case of playing a suitable conventional piezoelectric microphone which is designed so that, when the blood starts to change the sound waves generated by the surrounding blood cook detected. Die anderen Komponenten bleiben die gleichen wie vorab beschrieben. The other components remain the same as described above. Die Steuerein richtung 10 kann wie vorher konfiguriert sein, um ein Aus gangssignal an die Spannungsversorgung 8 abzugeben, wenn die Größe des akustischen Signals ein vorbestimmtes Schwellwert niveau übersteigt. The Steuerein device 10 may be configured as before to give an off input signal to the power supply 8 when the magnitude of the acoustic signal exceeds a predetermined threshold value level. Um jedoch die Anzahl der "falsche Alarme", die erzeugt werden können, wenn ein einfaches Schwellwertde tektionskriterium verwendet wird, zu reduzieren, kann die Steuereinrichtung 10 mit konventionellen Frequenzanalyse- Unterroutinen programmiert werden, um das Signal von dem Mi krophon 14 zu analysieren, um den Korrelationsgrad zwischen diesem Signal und einem für kochendes Blut repräsentativen Signal zu bestimmen. However, to reduce the number of "false alarms" which can be generated when a simple Schwellwertde is used tektionskriterium, the controller may be programmed with conventional frequency analysis subroutines 10 to krophon the signal from the Mi to analyze 14 to to determine the degree of correlation between this signal and a representative of boiling blood signal. Nur wenn der Korrelationsgrad eine vor bestimmte Größe übersteigt, gibt die Steuereinrichtung 10 ein Ausgangssignal an die Spannungsversorgung 8 der Ablations elektrode ab, um das Ausgangssignal der Elektrode 2 zu redu zieren. Only if the degree of correlation exceeds a certain size before, the control means 10 outputs an output signal to the power supply 8 of the ablation electrode off to decorate redu to the output signal of the electrode. 2

Es ist für den Fachmann offensichtlich, daß Variationen der beschriebenen Ausführungsform möglich sind, beispielsweise solche, bei denen der Schwellwertvergleich unter Verwendung eines konventionellen analogen Komparators durchgeführt wird, ohne von der beanspruchten Erfindung abzuweichen. It is apparent to those skilled in the art that variations of the embodiment described are possible, for example, those in which the threshold value is performed using a conventional analog comparator without departing from the claimed invention.

Claims (6)

1. Ein Ablationskathetersystem mit einem Katheter ( 3 ), das eine in funktioneller Verbindung damit stehende Ablations elektrode ( 2 ) aufweist; 1. An ablation catheter system comprising a catheter (3), the electrode is an ablation therewith in operative communication (2); einer steuerbaren Spannungsversorgung ( 8 ) für die Ablationselektrode; a controllable voltage supply (8) for the ablation electrode; einem intern anordenbaren Sensor ( 4 , 5 , 14 ) zum Erzeugen eines von den Umgebungskondi tionen proximal zu der Ablationselektrode ( 2 ) abhängenden Sensorsignals; an internally positionable sensor (4, 5, 14) for generating a functions of the dependent Umgebungskondi proximal ends to the ablation electrode (2) sensor signal; und Steuermitteln ( 10 ) zum Empfangen des Sen sorsignals und zum Erzeugen eines Steuersignals, um das Aus gangssignal der Spannungsversorgung ( 8 ) für die Ablations elektrode in Abhängigkeit von dem Sensorsignal zu variieren; and to vary the control means (10) for receiving the sorsignals Sen and for generating a control signal by the output signal from the power supply (8) electrode for the ablation as a function of the sensor signal; dadurch gekennzeichnet , daß der Sensor einen auf nichtionisierende Strahlung reagierenden Detektor ( 5 , 14 ) aufweist, der so angeordnet ist, daß er die von der Umgebung ausgehende nichtionisierende Strahlung detektiert; characterized in that the sensor is responsive to a non-ionizing radiation detector (5, 14) which is arranged such that it detects the radiation emanating from the area non-ionizing radiation; und daß die Steuermittel ( 10 ) so konfiguriert sind, daß sie das Sen sorsignal bearbeiten, um das Vorliegen kochenden Blutes zu bestimmen. and that the control means (10) are configured so as to edit the Sen sorsignal to the presence to determine boiling blood.
2. Ein Ablationskathetersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein Mikrophon ( 14 ) aufweist, das so konfiguriert ist, daß es das Sensorsignal erzeugt, das das Vorhandensein von durch kochendes Blut er zeugter Schallwellen anzeigt. 2. An ablation catheter system according to claim 1, characterized in that the detector comprises a microphone (14) that is configured so that it generates the sensor signal which it indicates the presence of blood by boiling staunch sound waves.
3. Ein Ablationskathetersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor weiterhin einen zum De tektor ( 5 ) komplementären Sender ( 4 ) aufweist, wobei der De tektor ( 5 ) angepaßt ist, das Sensorsignal zu erzeugen, das das Vorhandensein der von dem Sender ( 4 ) ausgestrahlten, nichtionisierenden Strahlungswellen nach der Wechselwirkung mit dem umgebenden Blut anzeigt, und daß die Steuermittel ( 10 ) angepaßt sind, um Änderungen in dem Sensorsignal zu be stimmen, die eine verstärkte Streuung der Strahlung anzeigen. 3. An ablation catheter system according to claim 1, characterized in that the sensor further comprises a complementary to De Tektor (5) transmitter (4), said De Tektor is adapted (5) to generate the sensor signal indicative of the presence of of the transmitter (4) emitted, indicating non-ionizing radiation waves after interaction with the surrounding blood, and that the control means (10) are adapted to changes in the sensor signal agree to be indicative of an increased scattering of the radiation.
4. Ein Ablationskathetersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ( 4 , 5 ) angepaßt ist, ein Sensorsignal zu erzeugen, das eine Größe hat, die das Niveau der vorkommenden Strahlung anzeigt, und daß die Steuermittel ( 10 ) angepaßt sind, ein Steuersignal zu erzeugen, wenn das Niveau des Sensorsignals unter einen Schwellwert fällt. 4. An ablation catheter system according to claim 3, characterized in that the sensor (4, 5) is adapted to a sensor signal to produce, which has a magnitude indicative of the level of occurring radiation, and that the control means (10) are adapted to generate a control signal when the level of the sensor signal falls below a threshold value.
5. Ein Ablationssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ( 5 ) und Sender ( 4 ) der komplementären Detektor-Sender-Anordnung jeder einen oder mehrere Ultraschallwandler aufweisen. 5. An ablation system according to claim 3 or 4, characterized in that the detector (5) and transmitter (4) of the complementary detector-transmitter arrangement each comprise one or more ultrasonic transducers.
6. Ein Ablationssystem nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ( 4 , 5 , 14 ) zusammen mit dem Katheter ( 3 ) proximal zu der Ablations elektrode ( 2 ) angeordnet ist. 6. An ablation system according to any of the preceding Ansprü surface, characterized in that the sensor (4, 5, 14) is arranged together with the catheter electrode (3) proximal to the ablation (2).
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