DE60034030T2

DE60034030T2 - Gerät zur durchführung transmyokardialer revaskularisation

Info

Publication number: DE60034030T2
Application number: DE60034030T
Authority: DE
Inventors: David E. Issaquah WENTZEL; Ryan Seattle KAVECKIS
Original assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Current assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: WO2000049954A3; CA2363032A1; EP1171052B1; ATE357188T1; DE60034030D1; WO2000049954A2; CA2363032C; EP1171052A2; ES2283292T3; US6468271B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen und Verfahren zur Förderung der Blutzirkulation zum Herzmuskel. Insbesondere betrifft die Erfindung Vorrichtungen und Verfahren zur Bildung von Löchern, Kratern oder Kanälen in den Innenwänden einer Herzkammer als Teil eines perkutanen myokardialen Revaskularisations-(PMR-)Verfahrens.
Hintergrund der Erfindung
Zu gewährleisten, daß der Herzmuskel ausreichend mit Sauerstoff versorgt wird, ist für die Lebenserhaltung eines Patienten kritisch. Um ausreichend mit Sauerstoff versorgt zu werden, muß der Herzmuskel gut durchblutet sein. In einem gesunden Herzen wird die Durchblutung mit einem System aus Blutgefäßen und -kapillaren erreicht. Allerdings werden die Blutgefäße nicht selten okkludiert (blockiert) oder stenotisch (verengt). Eine Stenose kann durch ein Atherom zustande kommen, das normalerweise eine harte, verkalkte Substanz ist, die sich auf den Wänden eines Blutgefäßes bildet.
In der Vergangenheit wurden einzelne stenotische Läsionen mit einer Anzahl medizinischer Verfahren behandelt, u. a. Koronarbypaßchirurgie, Angioplastie und Atherektomie. Bei der Koronarbypaßchirurgie wird normalerweise Gefäßgewebe aus einem anderen Teil des Patientenkörpers genutzt, um einen Shunt um das obstruierte Gefäß zu legen. Angioplastietechniken wie perkutane transluminale Angioplastie (PTA) und perkutane transluminale Koronarangioplastie (PTCA) sind relativ nichtinvasive Verfahren zur Behandlung einer stenotischen Läsion. Bei diesen Angioplastietechniken kommen normalerweise ein Führungsdraht und ein Ballonkatheter zum Einsatz. In diesen Verfahren wird ein Ballonkatheter über einem Führungsdraht so vorgeschoben, daß der Ballon nahe einer Verengung in einem erkrankten Gefäß positioniert wird. Danach wird der Ballon inflatiert, und die Verengung im Gefäß wird geöffnet. Eine dritte Technik, die zur Behandlung einer stenotischen Läsion verwendet werden kann, ist Atherektomie. Während eines Atherektomieverfahrens wird die stenotische Läsion von der Blutgefäßwand mechanisch abgeschnitten oder abgeschabt.
Festgestellt wurde, daß Koronarbypaß-, Angioplastie- und Atherektomieverfahren alle bei der Behandlung einzelner stenotischer Läsionen in relativ großen Blutgefäßen wirksam sind. Allerdings wird der Herzmuskel durch ein Netz aus kleinen Gefäßen und Kapillaren durchblutet. In einigen Fällen kann eine große Anzahl stenotischer Läsionen an einer großen Anzahl von Stellen in diesem Netz aus kleinen Blutgefäßen und -kapillaren durchweg auftreten. Der kurvenreiche Weg und kleine Durchmesser dieser Blutgefäße begrenzen den Zugang zu den stenotischen Läsionen. Allein wegen der Anzahl und kleinen Größe dieser stenotischen Läsionen werden solche Techniken wie kardiovaskuläre Bypaßchirurgie, Angioplastie und Atherektomie impraktikabel.
Sind Techniken, die einzelne Läsionen behandeln, nicht praktikabel, kann eine als perkutane myokardiale Revaskularisation (PMR) bekannte Technik zum Einsatz kommen, um die Sauerstoffanreicherung des Myokardgewebes zu verbessern. Bei einem PMR-Verfahren werden allgemein Löcher, Krater oder Kanäle direkt im Myokard des Herzens erzeugt. Inspiriert wurde die PMR teilweise durch Beobachtungen, daß Reptilienherzmuskel primär durch Durchblutung direkt aus dem Inneren von Herzkammern zum Herzmuskel mit Sauerstoff versorgt werden. Dies steht im Gegensatz zum menschlichen Herz, das durch Herzkranzgefäße versorgt wird, die Blut aus der Aorta aufnehmen. Positive klinische Ergebnisse wurden bei Humanpatienten nach gewiesen, die PMR-Behandlungen erhielten. Man geht davon aus, daß diese Ergebnisse teilweise durch Blut verursacht sind, das in einer Herzkammer durch Kanäle im Myokardgewebe fließt, die durch PMR gebildet sind. Angenommen wird auch, daß erhöhter Blutfluß zum Myokard teilweise durch die Heilungsreaktion auf Wundbildung verursacht ist. Insbesondere nimmt man an, daß es zur Bildung neuer Blutgefäße als Reaktion auf die frisch erzeugte Wunde kommt. Mitunter wird diese Reaktion als Angiogenese bezeichnet.
Neben der Förderung von erhöhtem Blutfluß kann die PMR auch den Zustand eines Patienten durch Denervation verbessern. Bei der Denervation handelt es sich um die Beseitigung von Nervenendigungen. Während der PMR erzeugte Wunden führen zur Beseitigung von Nervenendigungen, die zuvor Schmerzsignale zum Gehirn als Ergebnis von hibernierendem Gewebe sendeten. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Fluid unter Druck in die durch PMR gebildete Wunde gepreßt. Dieses Fluid kann Kochsalzlösung, Kontrastmittel, ein Therapeutikum, ein Kaustikum oder jede Kombination daraus aufweisen. Eine Einrichtung zum Detektieren von Kontakt kann verwendet werden, um zu verifizieren, daß eine Elektrode mit Myokardgewebe in Kontakt steht, wenn das Fluid abgegeben wird. Durch Einspritzen eines Fluids mit einem strahlendichten Kontrastmittel wird ein strahlendichter Marker der Behandlungsstelle erzeugt. Durch Einspritzen eines Fluids mit einem Therapeutikum in die Wunde kann die angiogene Reaktion des Körpers verstärkt werden. Das Einpressen von Fluid unter Druck in die Wunde kann auch zu Nebenschäden in einem wundnahen Gebiet führen. Zu diesen Nebenschäden kann die Ruptur von Blutgefäßen, Kapillaren und Sinus im Myokard gehören. Diese Nebenschäden erhöhen die Heilungsreaktion durch Angiogenese.
Eine Anzahl von Verfahren kam zum Erzeugen von Kanälen im Myokard während der perkutanen myokardialen Revaskularisation zum Einsatz. Zu Schneidverfahren gehören der Gebrauch messerartiger Schneidwerkzeuge und das Schneiden mit Licht aus einem Laser. Auch Hochfrequenzenergie kann verwendet werden, Kanäle oder Krater in das Myokardgewebe zu brennen oder zu abladieren.
Die US-A-5860951 offenbart Systeme und Verfahren zur elektrochirurgischen myokardialen Revaskularisation. Zum Verfahren zur transmyokardialen Revaskularisation des Herzens eines Patienten gehört das Positionieren einer Aktivelektrodenfläche in enger Nähe zu einer Zielstelle auf der Wand eines Patientenherzens und Anlegen hochfrequenter Spannung zwischen der Aktivelektrodenfläche und der Rückelektrode, um Gewebe an der Herzwand zu abladieren. Durch die hochfrequente Spannung wird das Herzgewebe abladiert, d. h. volumetrisch abgetragen, und die Elektrodenfläche wird in den Raum axial translatiert, der durch das entfernte Gewebe freigemacht ist, um einen Kanal durch das Herzgewebe zu bohren.
In der EP-A-0553576 ist ein herzsynchronisiertes Impulslasersystem offenbart. Das System verfügt über einen Laser, eine Einrichtung zum Erfassen der Kontraktion und Expansion des schlagenden Herzens, um mit dem Laser synchronisiert zu werden, eine auf die Einrichtung zum Erfassen reagierende Einrichtung zum Erzeugen eines Auslöseimpulses, eine Einrichtung zum Positionieren der Vorderflanke des Auslöseimpulses während des Kontraktions- und Expansionszyklus des Herzschlags, eine Einrichtung zum Festlegen der Breite des Auslöseimpulses, die während des Herzschlagzyklus auftritt, und eine auf den Auslöseimpuls reagierende Einrichtung zum Abfeuern des Lasers, um auf das schlagende Herz zu der durch die Auslöseimpulsposition angezeigten Zeit und für die durch die Breite des Auslöseimpulses angezeigte Dauer zu treffen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Durchführung von perkutaner myokardialer Revaskularisation, ohne die Blutpumpaktivität des Herzens zu stören. Ein erwünschtes Merkmal der Erfindung ist, daß die Abgabe von Hochfrequenzenergie zu einem herznahen Gebiet eingestellt wird, wenn sich das Herz in einer vulnerablen Phase des Herzrhythmus befindet. Ein zweites erwünschtes Merkmal der Erfindung ist, daß die Abgabe von im Herzen gespeicherter elektrischer Energie während vulnerabler Phasen jedes Herzschlags unterbunden ist.
Ein erfindungsgemäßes System zur Durchführung von perkutaner myokardialer Revaskularisation ist in den Ansprüchen festgelegt und verfügt normalerweise über eine Aktivelektrode, die an einem Ende eines Katheters angeordnet ist, und einen mit der Aktivelektrode gekoppelten Hochfrequenzgenerator. Ferner weist das PMR-System eine Einrichtung zur Patientenüberwachung auf, die elektrische Aktivität im Herzen eines Patienten detektieren kann. Hochfrequenzenergie wird der Aktivelektrode nur dann selektiv zugeführt, wenn sich das Herz nicht in einem vulnerablen Stadium des Herzrhythmus befindet.
Zu Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen perkutanen myokardialen Revaskularisationssystems können auch Vorkehrungen gehören, um zu gewährleisten, daß die Aktivelektrode richtig positioniert ist. In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Impedanzeinrichtung zwischen der Aktivelektrode und dem Hochfrequenzgenerator gekoppelt. Der Impedanzwert der Impedanzeinrichtung ist so ausgewählt, daß maximale Leistungsübertragung auftritt, wenn die Aktivelektrode mit dem Myokardgewebe des Patientenherzens in Kontakt steht. Um dies zu erreichen, ist der Impedanzwert der Impedanzeinrichtung so ausgewählt, daß die Impedanz des PMR-Systems im wesentlichen gleich der Lastimpedanz ist, auf die das System trifft, wenn die Aktivelektrode das Myokardgewebe des Patientenherzens kontaktiert.
Eine zusätzliche Ausführungsform der Erfindung weist eine Einrichtung zum Detektieren von Kontakt zwischen der Aktivelektrode und dem Myokardgewebe eines Patientenherzens auf. Diese Ausführungsform dient zum Gebrauch mit einem PMR- Verfahren, in dessen Verlauf solange kein hoher Hochfrequenzenergiewert an der Aktivelektrode angelegt wird, bis Kontakt zwischen der Aktivelektrode und Myokardgewebe detektiert wurde. Genutzt wird ein relativ niedriger Hochfrequenzenergiewert, um Kontakt zwischen der Aktivelektrode und Myokardgewebe zu detektieren. Ein hoher Hochfrequenzenergiewert wird an der Aktivelektrode erst nach Verifizierung von Kontakt selektiv angelegt.
Ein Verfahren, das mit dem System der Erfindung durchgeführt werden kann, vermeidet das Abgeben hoher Hochfrequenzenergiewerte in das Blut. Die Abgabe hoher Hochfrequenzenergiewerte in das Blut kann solche Komplikationen wie Thrombozytenschädigung, Gasblasen und Blutgerinnsel verursachen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung einer Schaltung, die den menschlichen Herzmuskel modelliert;
2 ist eine Elektrokardiographwellenform als Darstellung eines einzelnen Herzschlags;
3 ist ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen PMR-Systems;
4 ist ein Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen PMR-Systems;
5 ist ein Blockdiagramm einer zusätzlichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen PMR-Systems;
6 ist ein Blockdiagramm einer zusätzlichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen PMR-Systems;
7 ist ein Blockdiagramm einer zusätzlichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen PMR-Systems; und
8 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktdetektionseinrichtung.
Nähere Beschreibung der Erfindung
Der folgenden näheren Beschreibung sollten die Zeichnungen zugrundegelegt werden, in denen gleiche Elemente in un terschiedlichen Zeichnungen identische Bezugszahlen tragen. Die Zeichnungen, die nicht unbedingt maßstabsgetreu sind, zeigen ausgewählte Ausführungsformen und sollen den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken.
Für ausgewählte Elemente werden Beispiele für Aufbauten, Materialien, Abmessungen und Herstellungsverfahren vorgestellt. Alle anderen Elemente nutzen dem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung bekannte Tatsachen. Dem Fachmann wird klar sein, daß viele der vorgestellten Beispiele geeignete Alternativen haben, die genutzt werden können.
1 ist eine schematische Darstellung einer Schaltung 10, die den menschlichen Herzmuskel modelliert. Gemäß der Schaltung von 1 zeigen das Endokard und das Myokard des Herzens eine Kombination aus Kapazitäts-, Widerstands- und Gleichrichterelementen. Vom Anmelder wurde festgestellt, daß der Kondensator eine dominante Komponente in diesem Modell ist. Das kapazitive Element in diesem Modell repräsentiert das Vermögen des Herzens, eine elektrische Ladung zu speichern. Ein erwünschtes Merkmal der Erfindung ist, daß die Abgabe dieser elektrischen Energie im Verlauf von vulnerablen Phasen bei jedem Herzschlag unterbunden ist.
2 ist eine Elektrokardiographwellenform 50 als Darstellung eines einzelnen Herzschlags. Gemäß 2 kann jeder Herzschlag als komplexe Welle dargestellt werden, die fünf Teilwellen, Wellen "P", "Q", "R", "S" und "T" genannt, aufweist. Die erste Teilwelle ist die P-Welle, die eine Vorhofsystole im Zusammenhang mit Vorhofdepolarisation elektronisch darstellt, die die Herzfrequenz als Funktion von Signalen vom Rest des Körpers als Darstellung des erforderlichen Herzminutenvolumens vorgibt.
Das Hauptmerkmal des Elektrokardiogrammsignals ist die R-Welle, die ein allgemein dreieckförmiger Impuls als Darstellung der elektrischen Betätigung der Herzkammern ist. Die R-Welle ist die elektrische Aktivität im Herzen, die eine Herzkammerkontraktion stimuliert. Der T-Wellenabschnitt jedes Herzschlags folgt etwa 0,3 Sekunden nach der R-Welle. Die T-Welle zeigt die Repolarisation der Herzkammern an. Während der Repolarisation der Herzkammern ist der Herzrhythmus vulnerabel für Disruption durch elektrischen Strom, der das Herz oder nahe dem Herzen durchläuft. Insbesondere kann Kammerflimmern durch einen elektrischen Strom induziert werden, der das Herz während der Herzkammerdepolarisation durchfließt. Bei Kammerflimmern handelt es sich um eine rapide und desorganisierte Erregung von Muskelfasern im Kammermyokard. Während des Kammerflimmerns kontrahieren die Herzkammern nicht auf organisierte Weise, kein Blut wird gepumpt, und der Blutdruck fällt auf null. Nach Einsetzen von Kammerflimmern kann es innerhalb von 4 Minuten zum Tod des Patienten kommen. Andere Herzrhythmusstörungen können als Ergebnis von elektrischem Strom auftreten, der das Herz oder nahe dem Herzen während einer vulnerablen Phase durchfließt. Zu Beispielen für andere Arrhythmien, die auftreten können, zählt Tachykardie.
Gemäß der Herzersatzschaltung von 1 kann der Herzmuskel eine elektrische Ladung speichern. Wie zuvor beschrieben, ist es ein erwünschtes Merkmal der Erfindung darin, die Abgabe dieser elektrischen Energie während vulnerabler Phasen jedes Herzschlags zu unterbinden. Insbesondere ist die Abgabe im Herzen gespeicherter elektrischer Energie unterbunden, um die Möglichkeit zu reduzieren, Kammerflimmern oder andere Rhythmusstörungen ungewollt auszulösen.
3 ist ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen PMR-Systems 100. Das PMR-System 100 weist einen Katheter 102 auf, der eingerichtet ist, in der Gefäßarchitektur eines Patienten aufgenommen zu werden. Eine Aktivelektrode 104 ist am distalen Ende des Katheters 102 angeordnet. Die Elektrode 104 ist mit einem Hochfrequenzgenerator 106 gekoppelt. Der Generator 106 kann als Hochfrequenzenergiequelle zum Abladieren von Gewebe während eines PMR-Verfahrens wirken.
Das PMR-System 100 weist eine Rückelektrode 108 auf, die zur Verbindung mit dem Körper eines Patienten eingerichtet ist. In der Ausführungsform von 3 ist die Rückelektrode 108 als flaches Kissen dargestellt. Normalerweise weist eine Rückelektrode dieser Art ein flexibles leitendes Kissen auf, das sich den Konturen eines Patientenkörpers anpaßt. Zu Materialien, die für dieses leitende Kissen geeignet sind, zählen Metallfolie und Leitlack, die auf einem Polymeruntergrund angeordnet sind. Normalerweise werden Rückelektroden dieser Art außen auf einen Patientenkörper mit einem Grenzflächenmaterial geklebt, das sowohl leitend als auch klebend ist, z. B. einem Hydrogelkleber. Mitunter bezeichnet man diese Konfiguration aus einer Aktivelektrode, die an einem Schneidwerkzeug angeordnet ist, und einem Passivelektrodenkissen als monopolare Konfiguration.
Erwogen sind auch bipolare Ausführungsformen der Erfindung. In einer bipolaren Konfiguration ist eine Rück- oder Neutralelektrode in enger Nähe zur Aktivelektrode angeordnet. Zum Beispiel könnte in der Ausführungsform von 3 eine Rückelektrode auf der Außenfläche des Katheters 102 nahe der Aktivelektrode 104 angeordnet sein. Dem Fachmann wird klar sein, daß erfindungsgemäße Vorrichtungen mit bipolaren oder monopolaren PMR-Techniken verwendet werden können.
Gemäß 3 ist eine Umschalteinrichtung 110 sowohl mit der Rückelektrode 108 als auch mit dem Generator 106 gekoppelt. Die Umschalteinrichtung 110 kann zwischen einem geschlossenen Schaltungszustand und einem offenen Schaltungszustand umschalten. Befindet sich die Umschalteinrichtung 110 in einem geschlossenen Schaltungszustand, vervollständigt sie eine elektrische Verbindung zwischen der Rückelektrode 108 und dem HF-Generator 106. Obwohl in der Ausführungsform von 3 die Umschalteinrichtung 110 zwischen dem Generator 106 und der Rückelektrode 108 gekoppelt ist, sind andere Stellen für die Umschalteinrichtung 110 möglich, ohne vom Schutzum fang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die Umschalteinrichtung 110 zwischen der Aktivelektrode 104 und dem Generator 106 gekoppelt sein.
Eine Steuerung 112 ist mit der Umschalteinrichtung 110 gekoppelt. Die Steuerung 112 kann den Zustand der Umschalteinrichtung 110 aus einem offenen Schaltungszustand in einen geschlossenen Schaltungszustand oder aus einem geschlossenen Schaltungszustand in einen offenen Schaltungszustand umschalten. Eine Elektrokardiogramm-(EKG-)Signalerfassungseinrichtung 114 ist mit der Steuerung 112 gekoppelt. Mehrere EKG-Elektroden 116 sind mit der EKG-Erfassungseinrichtung 114 gekoppelt. Die EKG-Elektroden 116 sind eingerichtet, elektrischen Kontakt mit dem Körper eines Patienten herzustellen. Die EKG-Elektroden 116 können auf der Haut plaziert oder innerhalb des Körpers eines Patienten angeordnet sein. Obwohl drei EKG-Elektroden 116 in der Ausführungsform von 3 gezeigt sind, wird dem Fachmann klar sein, daß mehr oder weniger EKG-Elektroden 116 genutzt werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Die EKG-Elektroden 116 und die EKG-Erfassungseinrichtung 114 können ein EKG-Signal als Darstellung des Herzrhythmus eines Patienten auffangen.
Wie zuvor beschrieben, kann die Umschalteinrichtung 110 einen offenen Schaltungszustand zwischen der Rückelektrode 108 und dem Generator 106 erzeugen. Während eines PMR-Verfahrens kann die Umschalteinrichtung 110 genutzt werden, die Wahrscheinlichkeit zu senken, Herzflimmern ungewollt zu induzieren. Die Umschalteinrichtung 110 kann die Leitung von Hochfrequenzenergie zum Patienten durch Herstellen einer offenen Schaltung unterbrechen. Außerdem kann die Umschalteinrichtung 110 verhindern, daß die gespeicherte elektrische Ladung im Körper des Patienten über das PMR-System abgeleitet wird.
Gemäß der Herzersatzschaltung von 1 kann der Herzmuskel eine elektrische Ladung speichern. Wie zuvor beschrieben, ist es ein erwünschtes Merkmal der Erfindung, die Abgabe dieser elektrischen Energie während vulnerabler Phasen jedes Herzschlags zu unterbinden. Insbesondere wird die Abgabe im Herzen gespeicherter elektrischer Energie unterbunden, um die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, Herzkammerflimmern oder andere Herzrhythmusstörungen ungewollt auszulösen. Durch Erzeugen eines offenen Kreises zwischen dem Patienten und dem PMR-System wird verhindert, daß im Patientenkörper gespeicherte elektrische Ladung über das PMR-System abgeleitet wird.
Ein zusätzliches erwünschtes Merkmal der Erfindung ist es, daß die Abgabe von Hochfrequenzenergie zum Myokard während vulnerabler Phasen des Herzrhythmus unterbrochen wird. In der Ausführungsform von 3 wird die Umschalteinrichtung 110 genutzt, einen offenen Kreis zwischen der Rückelektrode 108 und dem Generator 106 zu bilden, was die Abgabe von Hochfrequenzenergie zum Patienten unterbricht. Durch Unterbrechen der Hochfrequenzenergieabgabe im Verlauf von vulnerablen Phasen des Herzrhythmus wird die Wahrscheinlichkeit gesenkt, Kammerflimmern oder andere Rhythmusstörungen durch das PMR-Verfahren zu induzieren.
Wie zuvor beschrieben, können die EKG-Erfassungseinrichtung 114 und die EKG-Elektroden 116 ein EKG-Signal vom Patienten auffangen. Die Steuerung 112 verarbeitet das EKG-Signal, um vulnerable Phasen zu identifizieren, in deren Verlauf es wahrscheinlich ist, daß der Herzrhythmus durch elektrischen Strom gestört wird, der das Herz oder nahe dem Herzen durchfließt. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform identifiziert die Steuerung 112 den T-Wellenabschnitt des EKG-Signals. Bestimmt die Steuerung 112, das sich das Herz in einer vulnerablen Phase befindet, betätigt sie die Umschalteinrichtung 110 in einen offenen Schaltungszustand. Ist die vulnerable Phase vorüber, kann die Umschalteinrichtung 110 durch die Steuerung 112 in einen geschlossenen Zustand zurückgeführt werden.
Ein Verfahren zur perkutanen myokardialen Revaskularisation, das mit dem System der Erfindung durchgeführt werden kann, weist normalerweise den Schritt des Einführens des Katheters 100 in die Gefäßarchitektur des Patienten auf. Vorzugsweise wird der Katheter 100 durch die Gefäßarchitektur eines Patienten vorgeschoben, bis die Aktivelektrode 104 nahe dem Endokard des Patientenherzens liegt. Die vom Katheter 100 zurückgelegte Route führt normalerweise über die Oberschenkelarterie und die Aorta zur linken Herzkammer. Zu weiteren Routen, die zurückgelegt werden können, gehören der Karotis-, Speichen- und Septumzugang. Zum leichteren Vorschieben des Katheters 100 durch die Gefäßarchitektur des Patienten kann der Katheter 100 ein gleitfähiges Material aufweisen, z. B. ein Hydrogel, das auf seinen Außenflächen angeordnet ist. Sobald sie sich im Inneren des Herzens befindet, wird die Aktivelektrode 104 des Katheters 100 nahe dem Endokard positioniert, vorzugsweise so, daß die Aktivelektrode 104 in direktem Kontakt mit dem Endokard stelzt. Danach kann die Aktivelektrode 104 aktiviert werden, um eine Wunde zu bilden.
Normalerweise ist ein zusätzlicher Schritt in einem solchen Verfahren, Gewebsgebiete im Patientenherzen zu identifizieren, die Kandidaten für die PMR sind. Zur Erleichterung der Diskussion können Gewebsgebiete im Herzmuskel allgemein als gesund oder hibernierend klassifiziert werden. Gesundes Gewebe ist Gewebe, das gut durchblutet und somit gut mit Sauerstoff versorgt ist. Hibernierendes Gewebe ist Gewebe, das derzeit nicht kontrahiert, um das Blutpumpen zu unterstützen. Wird aber hibernierendes Gewebe ausreichend mit Blut versorgt, beginnt es erneut, zu kontrahieren und zum Blutpumpen beizutragen.
Eine Anzahl von Verfahren kann verwendet werden, hibernierendes Gewebe zu identifizieren. Beispielsweise kann Kon trastmittel in die Koronargefäße injiziert werden, um Bereiche des Herzens zu identifizieren, in die das Kontrastmittel infolge von Verschluß der Gefäße nicht fließt, in die das Mittel injiziert wurde. In diesem Fall wird der hibernierende Bereich durch den fehlenden Fluß oder abnorm geringen Fluß distal zum Verschluß in dem oder den Koronargefäßen identifiziert.
Bei einem zweiten Verfahren, das zum Identifizieren hibernierender Bereiche des Herzens zum Einsatz kommen kann, wird Kontrastmittel direkt in die Herzkammern injiziert. Danach läßt sich hibernierendes Gewebe durch Lokalisieren von Gebieten mit allgemein schlechter Wandbewegung der Herzkammern identifizieren. Bei Auswahl dieses Verfahrens kann das Kontrastmittel über den Katheter 100 zu den Herzkammern abgegeben werden. Ein oder mehrere Lumen können im Katheter 100 angeordnet sein, um einen geeigneten Kanal zur Kontrastmittelabgabe von einer Stelle außerhalb des Patientenkörpers zum distalen Ende des innerhalb des Patientenkörpers angeordneten Katheters 100 zu bilden.
Während eines PMR-Verfahrens wird die Aktivelektrode 104 nahe dem Herzgewebe angeordnet, das für die PMR-Behandlung bestimmt ist. Danach wird die Aktivelektrode 104 mit Hochfrequenzenergie vom Generator 106 aktiviert, wonach die Aktivelektrode 104 Herzgewebe verbrennt oder abladiert. Während des gesamten PMR-Verfahrens wird das EKG-Signal des Patienten durch die EKG-Erfassungseinrichtung 114 aufgefangen und durch die Steuerung 112 überwacht. Detektiert die Steuerung 112 eine vulnerable Phase der Herzaktivität, sendet sie ein Signal zur Umschalteinrichtung 110, wodurch die Umschalteinrichtung 110 einen offenen Schaltungszustand zwischen der Rückelektrode 108 und dem Generator 106 herstellt. Dieser offene Schaltungszustand unterbricht die Abgabe von HF-Energie von der Aktivelektrode 104. Außerdem verhindert dieser offene Schaltungszustand, daß im Herzen gespeicherte Ladung abgeleitet wird. Durch Verhindern elektrischer Aktivität nahe dem Herzen während vulnerabler Phasen wird die Wahrscheinlichkeit gesenkt, daß Kammerflimmern oder andere Herzrhythmusstörungen ungewollt induziert werden.
4 ist ein Blockdiagramm einer zusätzlichen Ausführungsform eines PMR-Systems 100. Das PMR-System 100 weist einen Katheter 102 auf, der eingerichtet ist, in der Gefäßarchitektur eines Patienten aufgenommen zu werden. Eine Aktivelektrode 104 ist am distalen Ende des Katheters 102 angeordnet. Die Elektrode 104 ist mit einer Impedanzeinrichtung 120 gekoppelt. Die Impedanzeinrichtung 120 ist mit einem Hochfrequenzgenerator 106 gekoppelt. Wie in der vorherigen Ausführungsform kann der Generator 106 die Aktivelektrode 104 mit Hochfrequenzenergie aktivieren, um Gewebe während eines PMR-Verfahrens zu abladieren.
Die Impedanzeinrichtung 120 kann aktive oder passive Komponenten aufweisen, z. B. Kondensatoren, Induktoren, Widerstände, Transistoren o. ä. oder jede Kombination daraus. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform ist die Impedanzeinrichtung 120 ein Kondensator.
Das PMR-System 100 weist eine Rückelektrode 108 auf, die zur Verbindung mit dem Körper eines Patienten eingerichtet ist. In der Ausführungsform von 4 ist die Rückelektrode 108 als flaches Kissen dargestellt. Normalerweise weist eine Rückelektrode dieser Art ein flexibles leitendes Kissen auf, das sich den Konturen eines Patientenkörpers anpaßt. Zu Materialien, die für dieses leitende Kissen geeignet sind, zählen Metallfolie und Leitlack, die auf einem Polymeruntergrund angeordnet sind. Normalerweise werden Rückelektroden dieser Art außen auf einen Patientenkörper mit einem Grenzflächenmaterial geklebt, das sowohl leitend als auch klebend ist, z. B. einem Hydrogelkleber. Mitunter bezeichnet man diese Konfiguration aus Aktiv- und Passivelektroden als monopolare Konfiguration.
Erwogen sind auch bipolare Ausführungsformen der Erfindung. In einer bipolaren Konfiguration ist eine Rück- oder Neutralelektrode in enger Nähe zur Aktivelektrode angeordnet. Zum Beispiel könnte in der Ausführungsform von 4 eine Rückelektrode auf der Außenfläche des Katheters 102 nahe der Aktivelektrode 104 angeordnet sein. Dem Fachmann wird klar sein, daß erfindungsgemäße Vorrichtungen mit bipolaren oder monopolaren PMR-Techniken verwendet werden können.
Gemäß 4 ist eine Umschalteinrichtung 110 sowohl mit der Rückelektrode 108 als auch mit dem Generator 106 gekoppelt. Die Umschalteinrichtung 110 kann zwischen einem geschlossenen und einem offenen Schaltungszustand umschalten. Befindet sich die Umschalteinrichtung 110 in einem geschlossenen Schaltungszustand, vervollständigt sie eine elektrische Verbindung zwischen der Rückelektrode 108 und dem HF-Generator 106. Obwohl in der Ausführungsform von 4 die Umschalteinrichtung 110 zwischen dem Generator 106 und der Rückelektrode 108 gekoppelt ist, sind andere Stellen für die Umschalteinrichtung 110 möglich, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann die Umschalteinrichtung 110 zwischen der Aktivelektrode 104 und dem Generator 106 gekoppelt sein.
Eine Steuerung 112 ist mit der Umschalteinrichtung 110 gekoppelt. Die Steuerung 112 kann den Zustand der Umschalteinrichtung 110 aus einem offenen Schaltungszustand in einen geschlossenen Schaltungszustand oder aus einem geschlossenen Schaltungszustand in einen offenen Schaltungszustand umschalten. Eine EKG-Erfassungseinrichtung 114 ist mit der Steuerung 112 gekoppelt. Mehrere EKG-Elektroden 116 sind mit der EKG-Erfassungseinrichtung 114 gekoppelt. Die EKG-Elektroden 116 sind eingerichtet, elektrischen Kontakt mit dem Körper eines Patienten herzustellen. Die EKG-Elektroden können auf der Haut plaziert oder innerhalb des Körpers angeordnet sein. Obwohl drei EKG-Elektroden 116 in der Ausführungsform von 4 gezeigt sind, wird dem Fachmann klar sein, daß mehr oder weniger EKG-Elektroden 116 genutzt werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Wie zuvor beschrieben, kann die Umschalteinrichtung 110 einen offenen Schaltungszustand zwischen der Rückelektrode 108 und dem Generator 106 erzeugen. Während eines PMR-Verfahrens kann die Umschalteinrichtung 110 genutzt werden, die Wahrscheinlichkeit zu senken, Herzflimmern ungewollt zu induzieren. Die Umschalteinrichtung 110 kann die Leitung von Hochfrequenzenergie zum Patienten durch Herstellen einer offenen Schaltung unterbrechen. Außerdem kann die Umschalteinrichtung 110 verhindern, daß die gespeicherte elektrische Ladung im Körper des Patienten über das PMR-System abgeleitet wird.
Der Impedanzwert der Impedanzeinrichtung 120 ist so ausgewählt, daß es zu maximaler Leistungsübertragung kommt, wenn die Aktivelektrode 104 mit dem Myokard- oder Endokardgewebe des Patientenherzens in Kontakt steht. Um dies zu erreichen, ist der Impedanzwert der Impedanzeinrichtung 120 so ausgewählt, daß die Impedanz des PMR-Systems im wesentlichen gleich der Lastimpedanz ist, auf die man trifft, wenn die Aktivelektrode das Myokard- oder Endokardgewebe des Patientenherzens kontaktiert.
Wie zuvor beschrieben, tritt maximale Leistungsübertragung auf, wenn die Impedanz des PMR-Systems gleich der Lastimpedanz ist. Mathematisch läßt sich diese Beziehung beginnend mit einer Gleichung demonstrieren, die die mittlere Leistung beschreibt, die an die Last (d. h. den Patienten) abgegeben wird. P = |I|2RL Gleichung 1.
Hierin ist I der Laststrom und R_L der Widerstand der Last. Der Laststrom läßt sich wie folgt berechnen:
Hierin ist R_Th die Thévenin-Ersatzimpedanz des PMR-Systems, und V_Th ist die Thévenin-Ersatzspannung, die durch das PMR-System abgegeben wird.
Setzt man Gleichung 2 in Gleichung 1 ein, ergibt sich:
P ist maximiert, wenn dP/dR_L und dP/dX_L beide null sind.
Aus einer Auswertung von Gleichung 5 geht hervor, daß dP/dX_L null ist, wenn XL = XTh Gleichung 6.
Aus einer Auswertung von Gleichung 6 geht hervor, daß dP/dR_L null ist, wenn
Aus einer Untersuchung der Gleichungen 7 und 8 geht hervor, daß beide Ableitungen null sind, wenn ZL = Z*Th Gleichung 8.
Die maximale mittlere Leistung wird zur Last abgegeben, wenn Z_L gleich der Konjugierten von Z_Th ist. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Lastimpedanz, wenn die Aktivelektrode Myokardgewebe kontaktiert, gleich der Konjugierten der Impedanz des PMR-Systems. Verständlich sollte sein, daß andere Ausführungsformen der Erfindung möglich sind. Zum Beispiel kann die Impedanz des PMR-Systems ein Wert sein, der keine genaue konjugierte Entsprechung der Impedanz des Patienten ist, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise kann es in einigen Anwendungen für die Impe danz des PMR-Systems ausreichen, daß sie im wesentlichen gleich der Lastimpedanz ist, wenn die Aktivelektrode das Myokardgewebe kontaktiert.
Verliert die Aktivelektrode 104 Kontakt mit dem Myokardgewebe des Patientenherzens während eines PMR-Verfahrens, ändert sich der Lastimpedanzwert auf einen Wert, der nicht gleich der Impedanz des PMR-Systems ist. Stimmt die Lastimpedanz nicht mehr mit der Impedanz des PMR-Systems überein, ist der Wert der Leistungsübertragung reduziert. Wie zuvor beschrieben, ist es ein erwünschtes Merkmal der Erfindung, den während eines PMR-Verfahrens verwendeten Leistungswert zu reduzieren, wenn die Aktivelektrode nicht richtig positioniert ist.
Die resultierende Impedanzfehlanpassung verursacht eine Verringerung der durch das PMR-System übertragenen Leistung. Es ist ein erwünschtes Merkmal dieser Ausführungsform eines PMR-Systems, daß zum Patienten übertragene Leistung dann reduziert wird, wenn die Aktivelektrode nicht mit Myokardgewebe in Kontakt steht. Im klinischen Einsatz kann diese Situation auftreten, wenn die Bewegung der Herzwände infolge der Blutpumpwirkung des Herzens bewirkt, daß die Aktivelektrode Kontakt mit dem Myokardgewebe für eine Zeitspanne während eines PMR-Verfahrens verliert. Kontakt zwischen der Aktivelektrode und dem Myokardgewebe kann auch infolge der inhärenten Schwierigkeiten beim Gebrauch minimal invasiver Operationstechniken verloren gehen.
Zu einem Verfahren zur perkutanen myokardialen Revaskularisation gemäß der Ausführungsform von 4 gehört normalerweise der Schritt des Einführens des Katheters 100 in die Gefäßarchitektur des Patienten. Vorzugsweise wird der Katheter 100 durch die Gefäßarchitektur eines Patienten vorgeschoben, bis die Aktivelektrode 104 nahe dem Endokard des Patientenherzens liegt. Die vom Katheter 100 zurückgelegte Route führt normalerweise über die Oberschenkelarterie und die Aor ta zur linken Herzkammer. Zu weiteren Routen, die zurückgelegt werden können, gehören der Karotis-, Speichen- und Septumzugang. Zum leichteren Vorschieben des Katheters 100 durch die Gefäßarchitektur des Patienten kann der Katheter 100 ein gleitfähiges Material aufweisen, z. B. ein Hydrogel, das auf seinen Außenflächen angeordnet ist.
Sobald sie sich im Inneren des Herzens befindet, wird die Aktivelektrode 104 des Katheters 100 nahe dem Herzgewebe positioniert, an dem die PMR-Therapie erfolgen soll. Bevorzugt ist, daß die Aktivelektrode 104 in direktem Kontakt mit dem Myokard oder Endokard steht. Danach wird die Aktivelektrode 104 mit Hochfrequenzenergie vom Generator 106 aktiviert. Steht die Aktivelektrode 104 mit dem Myokard/Endokard in Kontakt, wenn die Aktivelektrode 104 aktiviert wird, ist die Energieübertragung vom PMR-System zum Patienten von Beginn an maximiert. Steht die Aktivelektrode 104 nicht mit dem Myokard/Endokard in Kontakt, wenn die Aktivelektrode 104 aktiviert wird, wird Energie mit einem niedrigeren Wert zum Patienten übertragen.
Verliert die Aktivelektrode 104 Kontakt mit dem Myokardgewebe des Patientenherzens, ändert sich die Lastimpedanz auf einen Wert, der nicht gleich der Impedanz des PMR-Systems ist. Stimmt die Lastimpedanz nicht mehr mit der Impedanz des PMR-Systems überein, ist der Wert der Leistungsübertragung reduziert. Wie zuvor beschrieben, ist es ein erwünschtes Merkmal der Erfindung, die Leistung zu reduzieren, wenn die Aktivelektrode nicht richtig positioniert ist.
In einer klinischen Umgebung kann die Aktivelektrode 104 Kontakt mit dem Herzen infolge der Blutpumpwirkung des Herzens verlieren. Kontakt zwischen der Aktivelektrode und dem Myokardgewebe kann auch infolge der inhärenten Schwierigkeiten beim Gebrauch minimal invasiver Operationstechniken verloren gehen. Treten diese Ereignisse auf, bewirkt die resultierende Impedanzfehlanpassung eine Reduzierung der durch das PMR-System übertragenen Leistung. Es ist ein erwünschtes Merkmal dieser Ausführungsform eines PMR-Systems, daß zum Patienten übertragene Leistung dann reduziert wird, wenn die Aktivelektrode nicht mit Myokardgewebe in Kontakt steht.
5 ist ein Blockdiagramm einer zusätzlichen Ausführungsform eines PMR-Systems 100. Das PMR-System 100 weist einen Katheter 102 auf, der eingerichtet ist, in der Gefäßarchitektur eines Patienten aufgenommen zu werden. Eine Aktivelektrode 104 ist am distalen Ende des Katheters 102 angeordnet. Die Elektrode 104 ist mit einer variablen Impedanzeinrichtung 220 gekoppelt. Die variable Impedanzeinrichtung 220 ist mit einem Hochfrequenzgenerator 106 gekoppelt. Wie in den vorherigen Ausführungsformen kann der Generator 106 die Aktivelektrode 104 mit Hochfrequenzenergie aktivieren, um Gewebe während eines PMR-Verfahrens zu abladieren.
Wie zuvor beschrieben, weist die in 5 gezeigte Ausführungsform des PMR-Systems 100 eine variable Impedanzeinrichtung 220 auf. Die variable Impedanzeinrichtung 220 ist mit einer Impedanzauswahleinrichtung 222 gekoppelt. Die Impedanzauswahleinrichtung 222 ist mit einer Eingabeeinrichtung 224 gekoppelt. Über die Eingabeeinrichtung 224 gibt ein Arzt oder anderer Benutzer des PMR-Systems 100 Informationen ein, die das derzeit durchgeführte PMR-Verfahren betreffen. Zu diesen Informationen können die Modellnummer des Katheters 102, die Oberfläche der Aktivelektrode 104, das Gewicht des Patienten, die gewünschte Spannung usw. gehören.
Die variable Impedanzeinrichtung 220 kann aktive oder passive Komponenten aufweisen, z. B. Kondensatoren, Induktoren, Widerstände, Transistoren o. ä. oder jede Kombination daraus. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform ist die variable Impedanzeinrichtung 220 ein Netzwerk aus Kondensatoren und Festkörper-Schaltvorrichtungen. In dieser derzeit bevorzugten Ausführungsform kann die Impedanz der variablen Impedanzeinrichtung durch Ein- und Ausschalten von Kondensato ren des Netzwerks variiert werden. Der Impedanzwert der variablen Impedanzeinrichtung 220 wird durch die Impedanzauswahleinrichtung 222 ausgewählt. In der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsform steuert die Impedanzauswahleinrichtung 222 den Zustand der Festkörperschalter in der variablen Impedanzeinrichtung 220.
Informationen, die in das PMR-System 100 über die Eingabeeinrichtung 224 eingegeben werden, werden genutzt, einen geeigneten Wert für die variable Impedanzeinrichtung 220 auszuwählen. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform beruht der durch die Impedanzauswahleinrichtung 222 ausgewählte Impedanzwert auf der Geometrie der Aktivelektrode 104, die zu einem speziellen Katheter 100 gehört. Ferner weist in einer derzeit bevorzugten Ausführungsform die Impedanzauswahleinrichtung 222 gespeicherte Informationen auf, die zum Auswählen eines geeigneten Impedanzwerts von Nutzen sind. Zu diesen Informationen können Impedanzwerte gehören, die für jedes Kathetermodell und jeden Spannungspegel geeignet sind. Andere Faktoren können beim Bestimmen geeigneter Impedanzwerte verwendet werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. In jedem Fall wird der Impedanzwert der variablen Impedanzeinrichtung 220 so ausgewählt, daß es zu maximaler Leistungsübertragung kommt, wenn die Aktivelektrode 104 mit Myokard-/Endokardgewebe in Kontakt steht.
Ein Verfahren zur perkutanen myokardialen Revaskularisation mit der Ausführungsform von 5 beginnt normalerweise mit dem Schritt des Eingebens von Informationen, die das derzeit durchgeführte PMR-Verfahren betreffen. Ein Arzt oder anderer Benutzer des PMR-Systems 100 kann diese Informationen über die Eingabeeinrichtung 224 eingeben. Die Impedanzauswahleinrichtung 222 verwendet die über die Eingabeeinrichtung 224 eingegebenen Informationen zusammen mit in einem Speicher gespeicherten Informationen, um einen geeigneten Impedanzwert für das aktuelle PMR-Verfahren auszuwählen.
Zu einem Verfahren zur perkutanen myokardialen Revaskularisation gemäß der Ausführungsform von 5 gehört ferner normalerweise der Schritt des Einführens des Katheters 100 in die Gefäßarchitektur des Patienten. Vorzugsweise wird der Katheter 100 durch die Gefäßarchitektur eines Patienten vorgeschoben, bis die Aktivelektrode 104 nahe dem Endokard des Patientenherzens liegt. Die vom Katheter 100 zurückgelegte Route führt normalerweise über die Oberschenkelarterie und die Aorta zur linken Herzkammer. Zu weiteren Routen, die zurückgelegt werden können, gehören der Karotis-, Speichen- und Septumzugang. Zum leichteren Vorschieben des Katheters 100 durch die Gefäßarchitektur des Patienten kann der Katheter 100 ein gleitfähiges Material aufweisen, z. B. ein Hydrogel, das auf seinen Außenflächen angeordnet ist.
Sobald sie sich im Inneren des Herzens befindet, wird die Aktivelektrode 104 des Katheters 100 nahe dem Herzgewebe positioniert, an dem die PMR-Therapie erfolgen soll. Bevorzugt ist, daß die Aktivelektrode 104 in direktem Kontakt mit dem Myokard oder Endokard steht. Danach wird die Aktivelektrode 104 mit Hochfrequenzenergie vom Generator 106 aktiviert. Steht die Aktivelektrode 104 mit dem Myokard/Endokard in Kontakt, wenn die Aktivelektrode 104 aktiviert wird, ist die Energieübertragung vom PMR-System zum Patienten von Beginn an maximiert. Steht die Aktivelektrode 104 nicht mit dem Myokard/Endokard in Kontakt, wenn die Aktivelektrode 104 aktiviert wird, wird Energie mit einem niedrigeren Wert zum Patienten übertragen.
Verliert die Aktivelektrode 104 Kontakt mit dem Myokardgewebe des Patientenherzens, ändert sich die Lastimpedanz auf einen Wert, der nicht gleich der Impedanz des PMR-Systems ist. Stimmt die Lastimpedanz nicht mehr mit der Impedanz des PMR-Systems überein, ist der Wert der Leistungsübertragung reduziert. Wie zuvor beschrieben, ist es ein erwünschtes Merkmal der Erfindung, die Leistung zu reduzieren, wenn die Aktivelektrode nicht richtig positioniert ist.
In einer klinischen Umgebung kann die Aktivelektrode 104 Kontakt mit dem Herzgewebe infolge der Blutpumpwirkung des Herzens verlieren. Kontakt zwischen der Aktivelektrode und dem Myokardgewebe kann auch infolge der inhärenten Schwierigkeiten beim Gebrauch minimal invasiver Operationstechniken verloren gehen. Treten diese Ereignisse auf, bewirkt die resultierende Impedanzfehlanpassung eine Reduzierung der durch das PMR-System übertragenen Leistung. Es ist ein erwünschtes Merkmal dieser Ausführungsform eines PMR-Systems, daß zum Patienten übertragene Leistung dann reduziert wird, wenn die Aktivelektrode nicht mit Myokardgewebe in Kontakt steht.
6 ist ein Blockdiagramm einer zusätzlichen Ausführungsform eines PMR-Systems 100. Das PMR-System 100 weist einen abgestimmten Katheter 602 auf, der eingerichtet ist, in der Gefäßarchitektur eines Patienten aufgenommen zu werden. Der abgestimmte Katheter 602 weist einen Anschlußdraht 604 auf. Der Anschlußdraht 604 ist eingerichtet, eine Verbindung mit einem Hochfrequenzgenerator 106 über eine Verbindungseinrichtung 606 herzustellen. Der abgestimmte Katheter 602 kann über einen länglichen Schaft mit einem distalen Ende und einem proximalen Ende verfügen. Außerdem kann der abgestimmte Katheter ein Lumen aufweisen, das sich vom distalen Ende zum proximalen Ende erstreckt.
Eine Impedanzeinrichtung 620 und ein Leiter 622 sind im abgestimmten Katheter 602 angeordnet. Eine Aktivelektrode 104 ist am distalen Ende des Katheters 602 angeordnet. Die Aktivelektrode 104 ist mit dem Generator 106 über den Leiter 622, die Impedanzeinrichtung 620 und den Anschlußdraht 604 elektrisch verbunden. Der Generator 106 kann die Aktivelektrode 104 mit Hochfrequenzenergie aktivieren, um Gewebe während eines PMR-Verfahrens zu abladieren. Das PMR-System 100 weist eine Rückelektrode 108 auf, die zur Verbindung mit dem Körper eines Patienten eingerichtet ist. Die Rückelektrode 108 ist mit dem Generator 106 über einen Rückanschlußdraht 608 und eine Umschalteinrichtung 110 gekoppelt.
Die Impedanzeinrichtung 620 kann aktive oder passive Komponenten aufweisen, z. B. Kondensatoren, Induktoren, Widerstände, Transistoren o. ä. oder jede Kombination daraus. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform ist die Impedanzeinrichtung 620 ein Kondensator. Der Impedanzwert der Impedanzeinrichtung 620 ist so ausgewählt, daß maximale Leistungsübertragung auftritt, wenn die Aktivelektrode 104 mit dem Myokardgewebe des Patientenherzens in Kontakt steht. Um dies zu erreichen, ist der Impedanzwert der Impedanzeinrichtung 620 so ausgewählt, daß die Impedanz des PMR-Systems im wesentlichen gleich der Lastimpedanz ist, auf die man trifft, wenn die Aktivelektrode das Myokardgewebe des Patientenherzens während eines PMR-Verfahrens kontaktiert.
Verliert die Aktivelektrode 104 Kontakt mit dem Myokardgewebe des Patientenherzens, ändert sich der Lastimpedanzwert auf einen Wert, der nicht gleich der Impedanz des PMR-Systems ist. Stimmt die Lastimpedanz nicht mehr mit der Impedanz des PMR-Systems überein, ist der Wert der Leistungsübertragung reduziert. Wie zuvor beschrieben, ist es ein erwünschtes Merkmal der Erfindung, den während eines PMR-Verfahrens verwendeten Leistungswert zu reduzieren, wenn die Aktivelektrode nicht richtig positioniert ist.
Die resultierende Impedanzfehlanpassung verursacht eine Verringerung der durch das PMR-System übertragenen Leistung. Es ist ein erwünschtes Merkmal dieser Ausführungsform eines PMR-Systems, daß die zum Patienten übertragene Leistung dann reduziert wird, wenn die Aktivelektrode nicht mit Myokardgewebe in Kontakt steht. Im klinischen Einsatz kann diese Situation auftreten, wenn die Bewegung der Herzwände infolge der Blutpumpwirkung des Herzens bewirkt, daß die Aktivelektrode Kontakt mit dem Myokardgewebe für eine Zeitspanne während ei nes PMR-Verfahrens verliert. Kontakt zwischen der Aktivelektrode und dem Myokardgewebe kann auch infolge der inhärenten Schwierigkeiten beim Gebrauch minimal invasiver Operationstechniken verloren gehen.
Ein Verfahren zur perkutanen myokardialen Revaskularisation mit der Ausführungsform von 6 beginnt normalerweise mit dem Schritt des Auswählens eines Katheters für das aktuelle Verfahren. Ein Arzt kann einen Katheter auf der Grundlage von persönlicher Präferenz, patientenabhängigen Parametern oder anderen Faktoren auswählen. Ein Katheter gemäß der Ausführungsform von 6 ist so abgestimmt, daß es zu maximaler Leistungsübertragung kommt, wenn die Aktivelektrode 104 mit dem Myokard-/Endokardgewebe in Kontakt steht.
Zu einem Verfahren zur perkutanen myokardialen Revaskularisation gemäß der Ausführungsform von 6 gehört normalerweise auch der Schritt des Einführens des ausgewählten Katheters in die Gefäßarchitektur des Patienten. Vorzugsweise wird der Katheter 100 durch die Gefäßarchitektur eines Patienten vorgeschoben, bis die Aktivelektrode 104 nahe dem Endokard des Patientenherzens liegt. Die vom Katheter 100 zurückgelegte Route führt normalerweise über die Oberschenkelarterie und die Aorta zur linken Herzkammer. Zu weiteren Routen, die zurückgelegt werden können, gehören der Karotis-, Speichen- und Septumzugang. Zum leichteren Vorschieben des Katheters 100 durch die Gefäßarchitektur des Patienten kann der Katheter 100 ein gleitfähiges Material aufweisen, z. B. ein Hydrogel, das auf seinen Außenflächen angeordnet ist.
Sobald sie sich im Inneren des Herzens befindet, wird die Aktivelektrode 104 des Katheters 100 nahe dem Herzgewebe positioniert, an dem die PMR-Therapie erfolgen soll. Bevorzugt ist, daß die Aktivelektrode 104 in direktem Kontakt mit dem Myokard oder Endokard steht. Danach wird die Aktivelektrode 104 mit Hochfrequenzenergie vom Generator 106 aktiviert. Steht die Aktivelektrode 104 mit dem Myokard/Endokard in Kon takt, wenn die Aktivelektrode 104 aktiviert wird, ist die Energieübertragung vom PMR-System zum Patienten von Beginn an maximiert. Steht die Aktivelektrode 104 nicht mit dem Myokard/Endokard in Kontakt, wenn die Aktivelektrode 104 aktiviert wird, wird Energie mit einem niedrigeren Wert zum Patienten übertragen.
Verliert die Aktivelektrode 104 Kontakt mit dem Myokardgewebe des Patientenherzens, ändert sich die Lastimpedanz auf einen Wert, der nicht gleich der Impedanz des PMR-Systems ist. Stimmt die Lastimpedanz nicht mehr mit der Impedanz des PMR-Systems überein, ist der Wert der Leistungsübertragung reduziert. Wie zuvor beschrieben, ist es ein erwünschtes Merkmal der Erfindung, die Leistung zu reduzieren, wenn die Aktivelektrode nicht richtig positioniert ist.
In einer klinischen Umgebung kann die Aktivelektrode 104 Kontakt mit dem Herzgewebe infolge der Blutpumpwirkung des Herzens verlieren. Kontakt zwischen der Aktivelektrode und dem Myokardgewebe kann auch infolge der inhärenten Schwierigkeiten beim Gebrauch minimal invasiver Operationstechniken verloren gehen. Treten diese Ereignisse auf, bewirkt die resultierende Impedanzfehlanpassung eine Reduzierung der durch das PMR-System übertragenen Leistung. Es ist ein erwünschtes Merkmal dieser Ausführungsform eines PMR-Systems, daß zum Patienten übertragene Leistung dann reduziert wird, wenn die Aktivelektrode nicht mit Myokardgewebe in Kontakt steht.
7 ist ein Blockdiagramm einer zusätzlichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen PMR-Systems 100. Die in 7 dargestellte Ausführungsform ist ein PMR-System 100 zum Gebrauch mit einem Verfahren zur PMR, das Kontakt zwischen der Aktivelektrode 104 und Myokardgewebe detektiert. Zur Detektion von Myokardgewebe kommt es bei Abgabe eines relativ niedrigen Leistungswerts zur Aktivelektrode 104. Das PMR-System 100 von 7 kann einen höheren Hochfrequenz energiewert selektiv anlegen, wenn Kontakt zwischen der Aktivelektrode 104 und dem Myokardgewebe detektiert wurde.
Das PMR-System 100 weist einen Katheter 102 auf, der eingerichtet ist, in der Gefäßarchitektur eines Patienten aufgenommen zu werden. Eine Aktivelektrode 104 ist am distalen Ende des Katheters 102 angeordnet. Eine Werteauswahleinrichtung 700 ist mit der Aktivelektrode 104 und einem Hochfrequenzgenerator gekoppelt. Wie in den vorherigen Ausführungsformen kann der Generator 106 die Aktivelektrode 104 mit Hochfrequenzenergie aktivieren. Der Werteselektor 700 und Generator 106 sind eingerichtet, zwei Leistungswerte an der Aktivelektrode 104 selektiv anzulegen. Ein relativ niedriger Leistungswert wird verwendet, Kontakt zwischen der Aktivelektrode 104 und Myokardgewebe zu detektieren. Sobald Kontakt zwischen der Aktivelektrode 104 und Myokardgewebe detektiert wurde, kann ein höherer Hochfrequenzenergiewert an der Aktivelektrode 104 angelegt werden, um Gewebe zu abladieren oder zu verbrennen.
Außerdem weist das PMR-System 100 von 7 eine Stromerfassungseinrichtung 702 auf, die den Stromwert messen kann, der durch den Generator 106 und den Werteselektor 700 zur Aktivelektrode 104 abgegeben wird. Zur Verwendung in der Stromerfassungseinrichtung 702 geeignete Strommeßumformer sind im Handel erhältlich. Beispielsweise ist ein für einige Anwendungen geeigneter Stromsensor im Handel von LEM USA, Inc., Milwaukee, Wisconsin zu beziehen.
Weiterhin weist das PMR-System 100 von 7 eine Spannungserfassungseinrichtung 704 auf, die den Spannungswert messen kann, der durch den Generator 106 und den Werteselektor 700 zur Aktivelektrode 104 abgegeben wird. Zur Verwendung in der Spannungserfassungseinrichtung 704 geeignete Spannungsmeßumformer sind im Handel erhältlich. Beispielsweise ist ein für einige Anwendungen geeigneter Spannungssensor im Handel von LEM USA, Inc., Milwaukee, Wisconsin zu beziehen.
Eine Einrichtung 706 zum Detektieren von Kontakt ist mit der Stromerfassungseinrichtung 702 und Spannungserfassungseinrichtung 706 gekoppelt. Die Kontaktdetektionseinrichtung 706 kann Kontakt zwischen der Aktivelektrode 104 und Myokardgewebe detektieren. Die Kontaktdetektionseinrichtung 706 kann Spannungs- und Stromwellenformen von der Spannungserfassungseinrichtung 704 und Stromerfassungseinrichtung 702 überwachen, speichern und verarbeiten. Außerdem ist die Kontaktdetektionseinrichtung 706 mit dem Werteselektor 700 gekoppelt. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform erzeugt die Kontaktdetektionseinrichtung 706 ein Signal, durch das der Werteselektor 700 einen höheren Hochfrequenzenergiewert an der Aktivelektrode 104 selektiv anlegen kann.
8 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Kontaktdetektionseinrichtung 706. In der Ausführungsform von 8 weist die Kontaktdetektionseinrichtung 706 eine Phasendetektionseinrichtung 802 auf, die mit der Spannungserfassungseinrichtung 704, der Stromerfassungseinrichtung 702 und einem Logikoperator 806 gekoppelt ist. Die Phasendetektionseinrichtung 802 kann den Phasenwinkel zwischen der Stromwellenform und der Spannungswellenform messen. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform gibt die Phasendetektionseinrichtung 802 ein logisches Hochpegelsignal zum Logikoperator 806 aus, wenn der Phasenwinkel zwischen der Stromwellenform und der Spannungswellenform größer als 40 Grad ist.
Ferner weist die Kontaktdetektionseinrichtung 706 von 8 eine Impedanzdetektionseinrichtung 804 auf, die mit der Stromerfassungseinrichtung 702, der Spannungserfassungseinrichtung 704 und dem Logikoperator 806 gekoppelt ist. Die Impedanzdetektionseinrichtung 804 kann die Impedanz zwischen der Aktivelektrode 104 und Rückelektrode 108 berechnen. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform gibt die Impedanzdetektionseinrichtung 804 ein logisches Hochpegelsignal zum Logikoperator 806 aus, wenn die gemessene Impedanz größer als 300 Ohm ist.
Gemäß 8 führt der Logikoperator 806 eine UND-Funktion an den Signalen durch, die er von der Phasendetektionseinrichtung 802 und Impedanzdetektionseinrichtung 804 empfängt. Der Logikoperator 806 ist mit dem Werteselektor 700 gekoppelt. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform wird ein hochpegliges Freigabesignal durch den Logikoperator 806 zum Werteselektor 700 gesendet, wenn die Lastimpedanz größer als 300 Ohm ist und der Phasenwinkel zwischen der Stromwellenform und der Spannungswellenform größer als 40 Grad ist.
Verständlich sollte sein, daß andere Ausführungsformen der Kontaktdetektionseinrichtung 706 möglich sind. Beispielsweise kann Kontakt ausschließlich auf der Grundlage der gemessenen Impedanz detektiert werden. Alternativ kann Kontakt ausschließlich auf der Grundlage des gemessenen Phasenwinkels detektiert werden. Verständlich sollte auch sein, daß die o. g. Werte für Phasenwinkel und Impedanz Beispiele sind und andere Werte genutzt werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Die Ausführungsform von 7 ist ein PMR-System 100 zur Verwendung mit einem Verfahren zur PMR, in dessen Verlauf ein hoher Hochfrequenzenergiewert an der Aktivelektrode 104 solange nicht angelegt wird, bis Kontakt zwischen der Aktivelektrode 104 und Myokardgewebe detektiert wurde. Wie zuvor beschrieben, kann der Werteselektor 700 zwei Hochfrequenzenergiewerte an der Aktivelektrode 104 selektiv anlegen. Ein relativ niedriger Hochfrequenzenergiewert wird genutzt, um Kontakt zwischen der Aktivelektrode 104 und Myokardgewebe zu detektieren. Ein höherer Hochfrequenzenergiewert wird an der Aktivelektrode 104 selektiv angelegt, nachdem Kontakt verifiziert wurde, um zu beginnen, Gewebe zu abladieren oder zu verbrennen.
Zu einem Verfahren zur perkutanen myokardialen Revaskularisation gemäß der Ausführungsform von 7 gehört normalerweise der Schritt des Einführens des Katheters 100 in die Gefäßarchitektur des Patienten. Vorzugsweise wird der Katheter 100 durch die Gefäßarchitektur eines Patienten vorgeschoben, bis die Aktivelektrode 104 nahe dem Endokard des Patientenherzens liegt. Die vom Katheter 100 zurückgelegte Route führt normalerweise über die Oberschenkelarterie und die Aorta zur linken Herzkammer. Zu weiteren Routen, die zurückgelegt werden können, gehören der Karotis-, Speichen- und Septumzugang. Zum leichteren Vorschieben des Katheters 100 durch die Gefäßarchitektur des Patienten kann der Katheter 100 ein gleitfähiges Material aufweisen, z. B. ein Hydrogel, das auf seinen Außenflächen angeordnet ist.
Sobald sie sich im Inneren des Herzens befindet, wird die Aktivelektrode 104 des Katheters 100 nahe dem Herzgewebe positioniert, an dem die PMR-Therapie erfolgen soll. Danach wird die Aktivelektrode 104 mit einem niedrigen Hochfrequenzenergiewert aktiviert. Anschließend werden Messungen vorgenommen, um zu bestimmen, ob die Aktivelektrode 104 mit Endokard- oder Myokardgewebe in Kontakt steht. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform wird der Phasenwinkel zwischen der Stromwellenform und der Spannungswellenform gemessen. Außerdem wird in einer derzeit bevorzugten Ausführungsform die Impedanz des Patienten gemessen. Liegen die Meßwerte in einem akzeptablen Wertebereich, wird ein höherer Hochfrequenzenergiewert an der Aktivelektrode 104 angelegt, um eine Wunde zu bilden.
Ein PMR-Verfahren kann den Schritt des Abgebens eines Fluids zur Wundstelle über den Katheter 102 aufweisen. Die Kontaktdetektionseinrichtung 706 kann zum Verifizieren verwendet werden, daß das distale Ende nahe dem Myokardgewebe liegt, bevor das Fluid abgegeben wird. Dieses Fluid kann Kochsalzlösung, strahlendichtes Kontrastmittel, ein Therapeu tikum, ein Kaustikum oder jede Kombination daraus aufweisen. Durch Einspritzen eines Fluids mit einem strahlendichten Kontrastmittel in die Wunde wird ein strahlendichter Marker einer Behandlungsstelle erzeugt. Durch Einspritzen eines Fluids mit einem Therapeutikum in die Wunde wird die Angiogenese verstärkt. Die Bildung der Wunde läßt sich auch durch Nebenschäden am Myokard verstärken, die durch Leiten von Druckfluid in die Wundstelle induziert werden. Durch den Aufprall des Druckfluids kommt es zur Ruptur von Gefäßen, Kapillaren und Sinus.
In der vorstehenden Beschreibung wurden zahlreiche Vorteile der durch dieses Dokument erfaßten Erfindung dargestellt. Gleichwohl wird klar sein, daß diese Offenbarung in vielerlei Hinsicht nur veranschaulichend ist. Änderungen können in Einzelheiten vorgenommen werden, insbesondere in Form, Größe und Anordnung von Teilen, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu überschreiten.

Claims

System zur Durchführung perkutaner myokardialer Revaskularisation an einem Abschnitt eines Herzens eines Patienten mit: einer Aktivelektrode (104), die am Ende eines Katheters (102) angeordnet ist; einem mit der Aktivelektrode (104) gekoppelten Hochfrequenzgenerator (106) zum Abgeben von Hochfrequenzenergie an diese; einer Rückelektrode (108), die zur Verbindung mit dem Körper eines Patienten eingerichtet ist; einer Einrichtung (110) zum Umschalten, die mit der Rückelektrode (108) und dem Hochfrequenzgenerator (106) gekoppelt und zwischen einem offenen Schaltungszustand und einem geschlossenen Schaltungszustand betätigbar ist; einer Einrichtung (114, 116) zur Patientenüberwachung von elektrischer Aktivität im Herzen eines Patienten; und einer Steuerung (112), die mit der Einrichtung (114, 116) zur Patientenüberwachung und der Einrichtung (110) zum Umschalten gekoppelt ist; wobei die Steuerung (112) so konfiguriert ist, daß sie eine vulnerable Phase in der Aktivität des Herzens detektiert und reagiert, indem sie die Einrichtung (110) zum Umschalten anweist, eine offene Schaltung zu erzeugen; wobei die Umschalteinrichtung (110) so konfiguriert ist, daß sie im Patienten gespeicherte elektrische Energie daran hindert, während einer vulnerablen Phase über das System abgeleitet zu werden.
System zur Durchführung perkutaner myokardialer Revaskularisation nach Anspruch 1, ferner mit: einer Einrichtung (120, 220, 620) zum Hemmen des Flusses von elektrischem Strom, die mit der Aktivelektrode (104) und dem Hochfrequenzgenerator (106) gekoppelt ist; wobei die Größe der durch die Einrichtung (120, 220, 620) zum Hemmen des Flusses von elektrischem Strom erzeugten Impedanz vor Beginn von perkutaner myokardialer Revaskularisation auswählbar ist.
System zur Durchführung perkutaner myokardialer Revaskularisation nach Anspruch 1, wobei der Hochfrequenzgenerator (106) zwischen einem ersten Wert von Hochfrequenzenergieerzeugung und einem zweiten Wert von Hochfrequenzenergieerzeugung umschalten kann; und wobei das System ferner eine Einrichtung (706) zum Überwachen von Impedanz aufweist, die mit der Aktivelektrode (104) und der Rückelektrode (108) gekoppelt ist; wobei die Steuerung (112) bestimmen kann, wann die Einrichtung (706) zum Überwachen von Impedanz eine erwünschte Impedanz detektiert hat, und reagieren kann, indem sie den Hochfrequenzgenerator (106) anweist, vom ersten Energiewert auf den zweiten Energiewert umzuschalten.
System zur Durchführung perkutaner myokardialer Revaskularisation nach Anspruch 1, wobei der Hochfrequenzgenerator (106) zwischen einem ersten Wert von Hochfrequenzenergieerzeugung und einem zweiten Wert von Hochfrequenzenergieerzeugung umschalten kann; wobei das System ferner aufweist: eine Einrichtung (702) zum Überwachen von Strom, die mit der Aktivelektrode (104) gekoppelt ist; eine Einrichtung (704) zum Überwachen von Spannung, die mit der Aktivelektrode (104) gekoppelt ist; und eine Einrichtung (802) zum Vergleichen, die eine Phasenverschiebung zwischen der Stromwellenform und der Spannungswellenform detektiert; und wobei die Steuerung (112) eine erwünschte Phasenverschiebung zwischen der Stromwellenform und der Spannungswellenform detektieren und auf die Phasenverschiebung reagieren kann, indem sie den Hochfrequenzgenerator (106) anweist, vom ersten Energiewert auf den zweiten Energiewert umzuschalten.