DE3911796A1 - Myokardsonde - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Myokard-Sonde zur operativen Behandlung von Herzrhytmusstörungen nach den Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Patienten mit tachykarden Herzrhythmusstörungen tritt eine teilweise anfallsartige Herzbeschleunigung mit mehr als 100 Schlägen pro Minute auf, obwohl die momentane Tätigkeit des Patienten dies nicht erfordert. Die Schlagfrequenz des Herzens folgt dabei nicht mehr dem Rhythmus des Sinusknotens, sondern ist durch eine Störung des Reizleitungssysstems im Herzmuskel (Myokard) drastisch erhöht. Ursache sind z. B. zusätzliche elektri­ sche Bahnen zwischen Vorhof und Hauptkammer, die norma­ lerweise elektrisch voneinander isoliert sind, oder arhythmogene Zentren, die mach einem Herzinfarkt in der Randzone des geschädigten und vernarbten Areals auftreten können. Bleibt eine medikamentöse Behandlung solcher Patienten ohne Erfolg, müssen solche arhythmogenen Zentren am Herzen chirurgisch ausgeschaltet werden.

Zum Auffinden der arhythmogenen Zentren (sog. "Mapping") wird der Herzmuskel mit einer Elektrode abgetastet und das Herzpotential beobachtet. Künstlich ausgelöste Tachykardien durch externe Reizströme erleichtern das Lokalisieren der pathologischen Areale. Lassen sich im Laufe der Behandlung keine Tachykardien mehr auslösen, so ist das arhythmogene Zentrum weitgehend ausgeschaltet und die Therapie beendet.

Es ist bekannt, daß sich durch eine Koagulation des ge­ störten Myokardbereiches mittels einer Laserstrahlung hoher Intensität in Kombination mit einer Elektroden- Anordnung, die eine Beobachtung der Herzpotentiale vor, während und nach der Laserbestrahlung gestattet, sehr gute Behandlungserfolge erzielen lassen. So ist aus der DE-OS 37 18 139 ein Herzkatheter bekannt, der einen in einem Schlauch geführten, flexiblen Lichtleiter zur Laserlichtübertragung und eine am distalen Ende des Schlauches angebrachte Elektrodenanordnung zum Lokali­ sieren des arhythmogenen Areals aufweist. Ein derartiger Herzkatheter ist jedoch auf die Behandlung von endokar­ dialen Randzonen des Herzmuskels beschränkt, während tieferliegende, arhythmogene Zentren des Myokards nicht erreicht werden können, und besitzt eine, bezogen auf den Katheterdurchmesser, engfeldrige Koagulationswirkung. Als sehr schwierig erweist sich außerdem die exakte Positionierung und Verankerung des Katheters an der Herzinnenwand, die allein durch proximalseitige Steuer­ eingriffe durchführbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Myokard-Sonde der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Koagu­ lation eines Myokardbereiches auch an epikardialen, vor allem aber an tieferliegenden Herzmuskelschichten und gleichzeitig eine exakte Reizstromüberwachung im Behand­ lungsbereich ermöglicht wird, ohne daß das Herz ge­ öffnet und mit einer Herz-Lungenmaschine überbrückt werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patent­ anspruch 1 gekennzeichnete Myokard-Sonde gelöst.

Erfindungsgemäß wird aufgrund der seitlich gerichteten Aufspreizung des emittierten Lichtbündels und der daraus resultierenden Aufweitung der Bestrahlungszone eine aus­ reichend großfeldrige Koagulationsnekrose an dem distalen, die angrenzenden Gewebeschichten unmittelbar kontaktie­ renden Sondenende mit einem so stark nämlich gemäß Anspruch 9 vorzugsweise auf größenordnungsmäßig 1 mm reduzierten Sondendurchmesser erzeugt, daß die Sonde am freiliegenden, nicht aber geöffneten und überbrückten Herzen nicht nur zur Behandlung epikardialer Areale eingesetzt werden, sondern wegen ihres sehr kleinen Außendurchmessers auch in den Herzmuskel eingeschoben werden kann, um so arhythmogene Zentren in tieferliegenden Myokardbereichen bis hin zur Herzinnenwand auszuschalten. Von wesentlicher Bedeutung ist dabei die besondere Anordnung der Elektrode am distalen Sondenende in einem von dem seitlich aufgewei­ teten Strahlenbündel freien, jedoch unmittelbar an dieses angrenzenden Bereich, wodurch eine exakte Appli­ kationskontrolle und Steuerung der Licht-, insbesondere Laserlichtenergie während der Behandlung nach Maßgabe des gemessenen Reizstroms gewährleistet und zugleich eine unzulässige Erwärmung oder gar Zerstörung der Elektrode durch die hochintensive Lichtstrahlung wirksam verhindert wird.

In Verbindung mit der zirkumferenziellen Abstrahlcharakte­ ristik besteht eine besonders bevorzugte Anordnung der Elektrode gemäß Anspruch 2 darin, daß diese innerhalb des von den radial inneren Randstrahlen des ringkegel­ förmigen Lichtbündels umschlossenen Bereiches positioniert ist, also im Zentrum der Koagulationszone liegt, wodurch die Auswirkungen der Bestrahlung auf das arhythmogene Areal mit noch höherer Genauigkeit gemessen werden.

Wie bereits erwähnt, wird das distale Sondenende unmittel­ bar und ohne Verwendung irgendwelcher Spülmittel in Kontakt mit den zu koagulierenden Gewebeschichten gebracht. Um dabei auf baulich einfache Weise zu verhindern, daß die zirkumferenzielle Abstrahlcharakteristik im Bereich des distalen Lichtleiterendes durch eindringende Gewebe­ teile gestört wird, ist das distale Lichtleiterende gemäß Anspruch 3 zweckmäßigerweise in einem zentralen, nach außen dichtend abgeschlossenen Lumen einer trans­ parenten, die Elektrode tragenden Kappe angeordnet, und um die radiale Komponente des emittierten Lichtbündels weiter zu vergrößern, besitzt die von der zirkumferenziel­ len Strahlung durchsetzte Kappenwand gemäß Anspruch 4 vorzugsweise eine höhere optische Dichte als die Luft- oder Gasfüllung im zentralen Lumen der Kappe.

Im Hinblick auf eine baulich und handhabungsmäßig einfache Ausbildung sind der Lichtleiter, die transparente Kappe und die Elektrode gemäß Anspruch 5 vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet und mit dem hinteren Kappenende an einem Griffstück befestigt.

Gemäß einem weiteren wesentlichen Aspekt der Erfindung sind die den Strahlungsbereich des Lichtbündels durch­ setzenden, elektrischen Elektrodenanschlüsse nach dem Ansprüchen 6 bzw. 7 in der Weise ausgebildet, daß sowohl die daraus resultierende Schwächung der Lichtintensität als auch die thermischen Belastungen sehr klein gehal­ ten werden.

Aus Gründen einer baulich einfachen Ausbildung der Elektrodenanordnung empfiehlt es sich schließlich gemäß Anspruch 8, für die Reizstrommessung am distalen Sonden­ ende nur eine einzige Elektrode in Form einer Potential- Elektrode zu verwenden.

Die Erfindung wird nunmehr anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Myokard-Sonde während der Behandlung eines im Herzmuskelinneren liegenden Areals; und

Fig. 2 eine vergrößerte Teildarstellung der Sonde gem. Fig. 1 im Bereich des proximalen und distalen Sondenendes.

Die in den Fig. gezeigte Lasersonde enthält einen flexib­ len, in üblicher Weise mit einer Ummantelung 2 versehe­ nen Lichtleiter 4, der distalseitig im zentralen Lumen 6 einer zylindrischen, optisch transparenten Kappe 8 angeordnet und gemeinsam mit dieser an einem Griffstück 10 befestigt ist. Am vorderen Kappenende befindet sich eine Potentialelektrode 12 aus Metall, die nach vorne spitz zulaufend ausgebildet sein kann. Der Außendurch­ messer der Kappe 8, die etwa 2,5 cm über das Griff­ stück 10 vorsteht, beträgt z.B. 1,2 mm.

Am proximalen Lichtleiterende wird die von dem Laser 14 ausgehende Strahlung über eine Linse 16 eingekoppelt, welche die Strahlung auf die Stirnfläche 18 der Lichtleit­ faser 4 fokussiert. Die Stirnfläche 18 ist dabei schräg zur Faserlängsachse angeschliffen, so daß die optische Achse von Laser 14 und Linse 16 in der Faserlängsachse liegen kann und dennoch eine schräge Einkoppelung erreicht wird. Demzufolge tritt die Lichtstrahlung an der distalen Lichtleiter-Stirnfläche 20 mit zirkumferenzieller Abstrahl­ charakteristik in Form eines ringkegelförmigen Lichtbün­ dels 22 in das zentrale Kappenlumen 6 aus und trifft schräg auf die zylindrische Kappenwand auf die aus Gründen einer Vergrößerung des Ringkegel-Offnungswinkels aus einem Material mit eimer höheren optischen Dichte als die im zentralen Lumen 6 eingeschlossene Luft- oder Gasfüllung besteht. Der Abstand der Potentialelek­ trode 12 von der distalen Lichtleiter-Stirnfläche 20 ist so groß gewählt, daß die Elektrode 12 gerade nicht von den radial inneren Randstrahlen 24 des ringkegelförmigen Lichtbündels 22 erfaßt wird.

Der elektrische Anschluß der Elektrode 12 erfolgt durch einen im Strahlungsbereich des Lichtbündels 22 dünnen, die Laserstahlung hoch reflektierenden Draht 26 mit sehr geringer Wärmeleitfähigkeit, der innerhalb der transparenten Kappe 8 liegt, oder durch eine elektrisch leitende, transparente Beschichtung (nicht gezeigt) auf der Innenseite der Kappe 8, mit einem zugehörigen, äußeren Anschlußstück 28 am hinteren Ende des Griffstücks 10.

Zur Anwendung wird die Myokard-Lasersonde unter Beobach­ tung des Herzpotentials in den Herzmuskel 30 gesteckt, bis das arhytmogene Zentrum erreicht ist, und eine Leistung von ca. 3-5 Watt des 1,06 µm oder 1,32 µm Nd:YAG-Lasers 14 bis zu einigen Minuten appliziert (Fig. 1). Durch die starke Streuung des zirkumferenziellen Lichtbündels 22 im Gewebe und die Wärmeleitfähigkeit des Gewebes erfolgt eine Koagulationsnekrose 32 von im wesentlichen kugel- oder ellipsoidförmiger Gestalt, in deren Mitte sich das vordere Kappenende mit der Potential­ elektrode 12 befindet. Die Koagulations-Reichweite liegt bei 6-8 mm.

Aufgrund der beschriebenen Sondenausbildung mit der Potentialelektrode 12 im Zentrum des ringförmigen Licht­ kegels 22 ist durch Beobachtung des Herzpotentials vor, während und nach der Laserbestrahlung eine exakte Appli­ kationskontrolle, auch schon beim Einführen der Sonde in das Innere des Herzmuskels 30, und eine genaue, dosierte Steuerung der Laserenergie möglich.

Claims (9)

1. Myokard-Sonde zur operativen Behandlung von Herzrhythmus­ störungen, mit einem flexiblen Lichtleiter zur Licht-, insbesondere Laserlichtübertragung von einer Lichtquelle zur Applikationsstelle, sowie mindestens einer Elektrode zur Herzstrommessung dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlung in den Lichtleiter (2, 4) schräg zur proximalen Lichtleiter-Stirnfläche (18) eingekoppelt wird derart, daß sie am distalen Leiterende (20) mit zirkumferenzieller Abstrahlcharakteristik als ringförmi­ ger Strahlungskegel (22) austritt, und daß die Elektrode (12) in dem vom ringförmigen Strahlungskegel freien Bereich des distalen Sondenendes positioniert ist.

2. Myokard-Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (12) abstrahlseitig des distalen Lichtlei­ terendes innerhalb des von den radial inneren Randstrah­ len (24) des ringförmigen Lichtkegels (22) umschlosse­ nen Bereiches angeordnet ist.

3. Myokard-Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das distale Lichtleiterende in einem zentralen, nach außen dichtend abgeschlossenen Lumen (6) einer trans­ parenten, die Elektrode (12) tragenden Kappe (8) ange­ ordnet ist.

4. Myokard-Sonde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Lumen (6) der Kappe (8) mit einem Medium gefüllt ist, das eine geringere optische Dichte als die von dem ringförmigen Lichtkegel (22) durchsetzte Zylinderwand der Kappe besitzt.

5. Myokard-Sonde nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichleiter (2, 4), die transparente Kappe (8) und die Elektrode (12) koaxial zueinander angeordnet und mit dem hinteren Kappenende an einem Griffstück (10) befestigt sind.

6. Myokard-Sonde nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (8) mit einer transparenten, elektrisch leitenden Beschichtung zum Anschluß der Elektrode (12) versehen ist.

7. Myokard-Sonde nach einem der Ansprüche 3-5 dadurch gekennzeichnet daß zum Anschluß der Elektrode (12) im zentralen Lumen (6) der Kappe (8) ein dünner, die Lichtstrahlung hochreflektierender, elektrischer Leiter (26) geringer Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist.

8. Myokard-Sonde nach einem der Ansprüche 3-7 dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (12) eine am vorderen Kappenende be­ festigte Potentialelektrode mit einer nach vorne verjüngten Elektrodenspitze ist.

9. Myokard-Sonde nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Kappe (8) einen Außendurchmesser von etwa 1,5 mm besitzt.