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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ablation, Ablösung bzw.
Amputierung von biologischem Gewebe. Genauer betrifft die vorliegende
Erfindung verbesserte Ablationsvorrichtungen, die in der Lage sind,
durch körperliche
Organe hindurchzudringen.
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Seit
ihrem Einführen
am Ende der 1980er Jahre sind medizinische Ablationsvorrichtungen
ein Standardwerkzeug für
Chirurgen und Elektrophysiologen geworden. Beispielsweise wurden
Ablationsvorrichtungen, die Gleichstromschocks, Hochfrequenz (HF)-Strom,
Ultraschall, Mikrowellen, direktes Heilen, Cryothermie oder Laser
verwendeten eingeführt
und mit unterschiedlichsten Graden verwendet, um biologische Gewebe
zu ablatieren bzw. abzulösen.
In manchen Ablationsverfahren kann jedoch die Ablation der gewünschten
Gewebe aufgrund deren Anordnung oder des Vorhandenseins von physiologischen
Hindernissen schwierig sein. Beispielsweise, bei einigen Herzanwendungen,
wo die Ablationslinien epikardial vorgegeben sind, kann das Epikardium durch
Schichten von Fett bedeckt sein, was die Läsionsbildung in dem Myokard-Gewebe
verhindern kann.
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Kathetervorrichtungen
werden allgemein verwendet, um den Ablationsvorgang durchzuführen. Sie
werden allgemein in eine Hauptvene oder -artherie oder durch einen
Körperhohlraum,
wie beispielsweise den Mund, die Harnröhre oder das Rektum, eingeführt. Diese
Katheter werden dann zu einem Zielort in dem Körper (beispielsweise Organ)
geführt, durch
Betätigen
des Katheters vom Eindringpunkt oder der natürlichen Körperöffnung aus. Beispielsweise
wird bei Herzanwendungen ein Katheter typischerweise transvenös in die
Oberschenkelvene eingeführt
und zu einer Herzkammer geführt,
um myokardiale Gewebe zu ablatieren. Obwohl die Katheter für eine Anzahl
von Anwendungen funktionieren, ist es bei vielen Anwendungen wünschenswert,
eine Ablationsanordnung vorzusehen, die verwendet werden kann, um
eine Ablationsvorrichtung während
eines chirurgischen Eingriffs zu positionieren.
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Das
Dokument
US-A-5 290
286 zeigt ein bipolares Instrument, das eine stationäre Elektrode und
eine bewegliche Elektrode verwendet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Um
das vorgenannte und weitere Ziele der Erfindung zu erreichen, werden
Vorrichtungen gezeigt, die die Ablation von Geweben innerhalb eines Hohlraums
eines Organs betreffen. Allgemein betrifft die Erfindung eine Ablationsanordnung
bzw. -vorrichtung und genauer eine chirurgische Vorrichtung, die eine
Ablationsenergiequelle und eine Ablationsenergiespeisevorrichtung
umfasst, die mit der Ablationsenergiequelle verbunden ist. Die Ablationsenergiespeisevorrichtung
ist ausgestaltet, um ausreichend starke Ablationsenergie zu liefern,
um die Gewebeablation hervorzurufen. In den meisten Ausführungsformen
wird die Ablationsenergie gebildet aus einer elektromagnetischen
Energie im Mikrowellenfrequenzbereich.
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Die
Erfindung betrifft eine Ablationsvorrichtung, die ein Ablationswerkzeug
umfasst, das einen distalen Abschnitt aufweist, der ausgebildet
ist, ausreichend starke Ablationsenergie zu liefern, um eine Gewebeablation
hervorzurufen, und einen Fühler umfasst,
der einen Nadelschaft aufweist, durch den sich ein Lumen bzw. eine Öffnung erstreckt.
Der Nadelschaft weist auch ein proximales Zugangsende und ein distales
Eindringende auf, das so ausgestaltet ist, dass es durch eine Wand
eines Organs zu einem Organhohlraum eindringen kann. Das Lumen ist angeordnet,
gleitend das Ablationswerkzeug von einer unausgefahrenen Position,
in der der distale Abschnitt des Ablationswerkzeugs in das Lumen
des Nadelschaftes setzt, zu einer ausgefahrenen Position zu tragen,
die den distalen Abschnitt des Ablationswerkzeugs hinter das distale
Eindringende des Nadelschaftes setzt.
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In
einigen Ausführungsformen
ist der distale Abschnitt des Ablationswerkzeugs so angeordnet, dass
er mit einem Winkel relativ zur Längsachse des Fühlers liegt,
wenn der distale Abschnitt des Ablationswerkzeugs hinter das distale
Eindringende des Nadelschaftes ausgefahren wird. Beispielsweise kann
ein Winkel zwischen ungefähr
45 bis ungefähr 135
Grad verwendet werden. In zugehörigen
Ausführungsformen
umfasst die Ablationsanordnung eine Winkelkomponente, um den distalen Abschnitt
des Ablationswerkzeugs in eine vorbestimmte Winkelposition auszurichten.
Beispielsweise können
eine Lenkanordnung, eine Federanordnung oder eine gekrümmte Fühleranordnung
verwendet werden.
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Die
Erfindung betrifft eine Ablationsvorrichtung bzw. -anordnung, die
einen Fühler,
eine Antenne und eine Übertragungsleitung
umfasst. Der Fühler
ist so ausgestaltet, dass er in den Körperhohlraum eingeführt werden
kann und in ein Organ innerhalb des Körperhohlraums eindringen kann.
Der Fühler
weist auch eine Längsachse
auf. Die Antenne wird von dem Fühler
zum Eindringen in einen Hohlraum innerhalb des Organs getragen und
die Übertragungsleitung
wird von dem Fühler
getragen, um elektromagnetische Energie zu der Antenne zu liefern.
Weiterhin sind die Antenne und die Übertragungsleitung so angeordnet,
dass, wenn die Antenne in den Organhohlraum ausgefahren wird, die
Antenne mit einem Winkel bezogen auf die Längsachse des Fühlers liegt.
In einigen Ausführungsformen
liegt die Antenne, wenn die Antenne in den Körperhohlraum ausgefahren wird,
in der Nähe
und im Wesentlichen parallel zur Innenwand des Organs.
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Die
Erfindung betrifft eine Mikrowellenablationsvorrichtung, die einen
länglichen
Fühler,
eine Übertragungsleitung
und eine Antennenvorrichtung umfasst. Der Fühler weist ein Eindringende
auf, das geeignet ist, in ein Organ einzudringen und weist ein entgegengesetztes
Zugangsende auf. Der Fühler
hat ebenfalls eine Längsachse
und definiert einen Eintrittskanal, der sich vom Eingangsende zum
Eindringende davon erstreckt. Die Übertragungsleitung dient zum
Zuführen
von Mikrowellenenergie und weist ein proximales Ende auf, das mit
einer Mikrowellenenergiequelle verbunden ist. Die Antennenvorrichtung
ist distal verbunden mit der Übertragungsleitung
und ist zur Strahlung eines Mikrowellenfeldes angeordnet, das ausreichend
stark ist, um eine Gewebeablation hervorzurufen. Die Antennenvorrichtung
weist weiterhin eine Antenne und ein dielektrisches Materialmedium
auf, das um die Antenne angeordnet ist. Weiterhin sind die Antennenvorrichtung und
wenigstens ein Abschnitt der Übertragungsleitung
jeweils so dimensioniert, dass sie in Gleitaufnahme durch den Einführkanal
des länglichen
Führers
dienen, während
der längliche
Fühler
in dem Organ positioniert wird, in einer Position, in der die Antennenvorrichtung
hinter das Einführende
des Fühlers
und mit einem Winkel bezogen auf die Längsachse des Fühlers vorgeschoben
ist.
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In
einigen Ausführungsformen
ist die Übertragungsleitung
ein koaxiales Kabel, das einen inneren Leiter, einen äußeren Leiter
und ein dielektrisches Medium umfasst, das zwischen dem inneren und
dem äußeren Leiter
angeordnet ist. In einer zugehörigen
Ausführungsform
ist ein distaler Abschnitt des äußeren Leiters
so angeordnet, dass er im Hohlraum des Organs exponiert ist. In
einer anderen zugehörigen
Ausführungsform
weist die Ablationsanordnung weiterhin eine Basis- oder Grundebene
auf, die zur Verbindung der elektromagnetischen Energie zwischen
der Antenne und der Grundebene dient. Die Grundebene ist allgemein
mit dem äußeren Leiter
der Übertragungsleitung
verbunden und ist auf der Übertragungsleitung
positioniert, derart, dass wenn die Antenne in den Organhohlraum
in der Nähe der
Innenwand des Organs vorgeschoben wird, die Grundebene außerhalb
des Organhohlraums in der Nähe
der äußeren Wand
des Organs angeordnet ist.
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In
den meisten Ausführungsformen
ist das Organ, das ablatiert bzw. amputiert wird, das Herz. Als
solche kann die Ablationsanordnung verwendet werden, um Läsionen entlang
der Innenwand des Herzens zu erzeugen. Beispielsweise können diese Läsionen verwendet
werden, um Vorhofflimmern, typisches Vorhofflattern oder atypisches
Vorhofflattern zu behandeln.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Ablationsanordnung, die eine Nadelantenne
und eine Übertragungsleitung
umfasst. Sowohl die Nadelantenne als auch die Übertragungsleitung sind geeignet,
in einen Körperhohlraum
eingeführt
zu werden. Die Übertragungsleitung
ist für
die Lieferung von elektromagnetischer Energie zu der Nadelantenne
angeordnet und umfasst eine Längsachse.
Die Nadelantenne ist für die Übertragung
von elektromagnetischer Energie vorgesehen, die ausreichend stark
ist, um eine Gewebeablation hervorzurufen. Die Nadelantenne umfasst
auch ein Eindringende, das geeignet ist, in ein Organ innerhalb
des Körperhohlraums
einzudringen, derart, dass die Nadelantenne durch die Wand des Organs
in den Hohlraum innerhalb des Organs eingeschoben werden kann. Weiterhin
wird wenigstens entweder die Nadelantenne oder die Übertragungsleitung
um einen Winkel bezüglich
der Längsachse der Übertragungsleitung
gebogen, sodass die Nadelantenne in der Nähe einer inneren Wand des Organs positioniert
werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird beispielhaft und nicht auf einschränkende Weise
in den Figuren der beigefügten
Zeichnungen dargestellt, in denen gleiche Bezugziffern sich auf
gleiche Elemente beziehen, und in denen:
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1 eine
Seitenansicht im Schnitt eines Fühlers
ist, der in einen Körperhohlraum
und in ein Organ eindringt, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2A eine
Draufsicht auf ein Ablationswerkzeug ist, umfassend eine Antennenvorrichtung und
eine Übertragungsleitung,
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2B eine
Seitenansicht im Querschnitt der Antennenvorrichtung von 2A gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2C eine
Draufsicht auf die Antennenvorrichtung im Wesentlichen entlang der
Ebene der Linie 2-2' in 2B gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2D eine
perspektivische Ansicht der Antennenvorrichtung von 2A gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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3A und 3B eine
Aufeinanderfolge von Seitenansichten im Schnitt des Ablationswerkzeugs
von 2 sind, das eingeführt und
durch den Fühler
von 1 vorgeschoben wurde, gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4A und 4B Seitenansichten
im Schnitt der Ablationsvorrichtung der 3A und 3B sind,
die eine spitze bzw. stumpfe Winkelposition gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung haben;
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5 eine
Seitenansicht im Schnitt einer alternativen Ausführungsform des Fühlers ist,
mit einem gekrümmten
Nadelschaft gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6A eine
Seitenansicht im Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Antennenvorrichtung
ist;
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6B eine
Frontansicht der Antennenvorrichtung entlang der Ebene der Linie
6-6' in 6A gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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7 eine
perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Antennenvorrichtung
ist;
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8 eine
perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Antennenvorrichtung ist;
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9A eine
Seitenquerschnittsansicht der Antennenvorrichtung von 2 ist, während diese ein konzentriertes
elektromagnetisches Feld gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt;
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9B eine
Draufsicht im Querschnitt der Antennenvorrichtung von 2 ist, während sie ein konzentriertes
elektromagnetisches Feld gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erzeugt;
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10 eine
perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Antennenvorrichtung ist;
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11 eine
perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Antennenvorrichtung ist;
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12A und 12B Seitenansichten
im Querschnitt einer Ablationsvorrichtung in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind;
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13A und 13B Seitenansichten
im Querschnitt einer Ablationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind;
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14A und 14B Seitenansichten
im Querschnitt einer Ablationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind;
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15 eine
Seitenansicht im Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Ablationsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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16 eine
Seitenansicht im Querschnitt eines Fühlers ist, eingeführt durch
eine Eintrittsvorrichtung, die in dem Körperhohlraum positioniert ist
und eindringend in einen Körper
eines Organs gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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17 eine
Seitenansicht ist, die ein Herzverfahren zeigt unter Verwendung
der Ablationsanordnung der 1–3 gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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18 eine
Draufsicht auf eine Ablationsvorrichtung mit einer Nadelantenne
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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19 eine
Seitenansicht der Nadelablationsvorrichtung von 18,
nach Eindringen in eine Organwand (im Querschnitt), gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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20 eine
perspektivische Ansicht der Nadelablationsvorrichtung von 18 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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21 eine
Seitenansicht im Querschnitt einer Nadelantenne gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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22 eine
Seitenansicht im Querschnitt einer Nadelantenne gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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23 eine
Seitenansicht im Querschnitt einer Nadelantenne gemäß einer
Ausfüh rungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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24 eine
Seitenansicht im Querschnitt einer Nadelantenne gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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25A und 25B Seitenansichten
einer Nadelantenne sind, die eine spitze bzw. eine stumpfe Winkelposition
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufweisen;
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26 eine
perspektivische Ansicht einer Nadelantenne ist, die einen Greifblock
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufweist;
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27A eine perspektivische Ansicht einer Nadelantenne
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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27B eine Seitenansicht der Nadelantenne von 27A gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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27C eine Seitenansicht der Nadelantenne von 27A, nach dem Durchdringen einer Organwand (im
Querschnitt), gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, ist.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
vorliegende Erfindung wird nunmehr im Detail und unter Bezugnahme
auf einige bevorzugte Ausführungsformen
davon und wie diese in den beigefügten Zeichnungen illustriert
sind beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung sind eine Vielzahl von
spezifischen Details dargestellt, um ein tiefgreifendes Verständnis der
vorliegenden Erfindung zu liefern. Es ist jedoch für den Fachmann
ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne manche oder alle
dieser spezifischen Details ausgeführt werden kann. Darüber hinaus
wurden bekannte Verfahrensschritte im Detail nicht beschrieben,
um die vorliegende Erfindung nicht unnötigerweise zu verschleiern.
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Ablationsanordnung bzw. -vorrichtung,
die in der Lage ist, Gewebe innerhalb des Hohlraums eines Organs (oder
Ductus) zu ablatieren. Genauer schafft die vorliegende Erfindung
eine Ablationsvorrichtung, die in der Lage ist, Läsionen entlang
einer Innenwand eines Organs zu erzeugen. Die Ablationsvorrichtung
umfasst allgemein eine Ablationsenergiequelle und eine Ablationsenergiezuführvorrichtung,
die mit der Ablationsenergiequelle verbunden ist. Die Ablativenergiezuführvorrichtung
ist ausgebildet, um ausreichend starke ablative Energie zu liefern,
um eine Gewebeablation hervorzurufen. Die Ablationsenergiezuführvorrichtung
umfasst allgemein eine Winkelkomponente, die verwendet wird, um
die Vorrichtung innerhalb des Organs zu positionieren, nachdem die
Vorrichtung durch die Wand des Organs eingeführt wurde. In einer Ausführungsform
wird ein Fühler
oder Einführer,
der ein Eindringende aufweist, das in der Lage ist, durch die Wand
eines Organs einzudringen, verwendet, um zu helfen, die Vorrichtung
durch die Wand des Organs hineinzubringen. In einer anderen Ausführungsform
ist die Vorrichtung mit einem Eindringende ausgestattet, das in
der Lage ist, durch die Wand eines Organs einzudringen.
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Die
Ablationsvorrichtung umfasst einen Fühler und ein Ablationswerkzeug.
Das Ablationswerkzeug, das eine Antenne und eine Übertragungsleitung
aufweist, die mit der Antenne gekoppelt ist, ist in der Lage, von
dem Fühler
zum Einsatz in einem Hohlraum innerhalb des Organs getragen zu werden. Die Übertragungsleitung
dient für
die Lieferung von elektromagnetischer Energie zu der Antenne. Der Fühler dient
dazu in einen Körperhohlraum
eingeführt
zu werden und in ein Organ innerhalb des Körperhohlraums einzudringen.
Darüber
hinaus ist die Ablationsanordnung so vorgesehen, dass wenn die Antenne
ausgefahren wird in den Organhohlraum, die Antenne mit einem Winkel
bezüglich
der Längsachse
des Fühlers
liegt. In einigen Ausführungsformen
ist die Antenne nach Ausfahren so konfiguriert, dass sie eine vorbestimmte
Position einnimmt, die im Wesentlichen der Form und/oder Winkelposition
der Wand, die ablatiert werden soll, entspricht.
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Bezugnehmend
ausgangs auf die 1–3 wird
eine Ausführungsform
der Erfindung der Ablationsanordnung bzw. -vorrichtung beschrieben.
In dieser Ausführungsform
umfasst die Ablationsvorrichtung die allgemein mit 10 bezeichnet
ist (dar gestellt in 3), einen relativ
dünnen,
länglichen
Fühler 12 (dargestellt
in 1), der in Verbindung mit einem Ablationswerkzeug 24 (dargestellt
in 2) arbeitet. Der Fühler 12 weist
ein proximales Zugangsende 14 und ein entgegengesetztes
distales Eindringende 16 auf, das geeignet ist, in ein
Organ 18 innerhalb eines Körperhohlraums 20 einzudringen.
Der Fühler 12 weist
auch ein sich längs
erstreckendes Lumen bzw. eine Öffnung 22 auf,
das bzw. die so bemessen ist, dass es bzw. sie das Ablationswerkzeug 24 da
hindurchgehend aufnehmen kann. Das Ablationswerkzeug 24 umfasst
eine Übertragungsleitung 28,
die eine Antennenvorrichtung 30 an ihrem distalen Ende trägt. Die
Antennenvorrichtung 30 ist so ausgestaltet, dass sie ein
elektromagnetisches Feld erzeugt, das ausreichend stark ist, um
eine Gewebeablation hervorzurufen. Ein proximales Ende 42 der Übertragungsleitung 28 ist
mit einer Energiequelle (nicht dargestellt) verbunden.
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Die
Antennenvorrichtung 30 und die Übertragungsleitung 28 sind
derart bemessen, dass sie gleitbeweglich durch das Lumen bzw. die Öffnung 22 sind,
während
der längliche
Fühler 12 in
einer Wand 35 des Organs 18 angeordnet ist. Als
solches kann das Ablationswerkzeug 24 innerhalb des Fühlers 12 vorgeschoben
werden, bis die Antennenvorrichtung 30 in einen Hohlraum
innerhalb des Organs 18 in eine Position hinter das Eindringende 16 des
Fühlers 12 bewegt
wurde. Wie in 3B gezeigt, ist das Ablationswerkzeug 24 derart
ausgestaltet, dass wenn es sich hinter das Eindringende 16 des
Fühlers 12 erstreckt,
die Antenne 30 sich mit einem Winkel 38 bezüglich der
Längsachse 40 des
Fühlers 12 erstreckt (der
Achse genommen von dem proximalen Ende 14 des Fühlers).
In vielen Ausführungsformen
ist der Winkel 38 derart ausgewählt, dass wenn die Antennenvorrichtung 30 in
den Organhohlraum ausgefahren wird, die Antennenvorrichtung 30 eine
vorbestimmte Winkelposition einnimmt, die der Form und/oder Winkelposition
der zu ablatierenden Wand entspricht. Beispielsweise kann eine Winkelposition, die
die Antennenvorrichtung im Wesentlichen parallel zu der Hohlraumwand
setzt, verwendet werden.
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Demzufolge
wird eine Ablationsvorrichtung vorgesehen, die einen dünnen, länglichen
Fühler
als einen Ausfahrmechanismus verwendet, um eine Antennenvorrichtung
innerhalb des Organs zu positionieren, das ablatiert werden soll.
Wenn der Fühler
in einer Wand des Organs positioniert ist, werden die Antennenvorrichtung
und die Übertragungsleitung durch
den Kanal des Fühlers
als eine Einheit einge führt,
bis die Antennenvorrichtung innerhalb des Hohlraums des Organs positioniert
ist. Danach wird ein elektromagnetisches Feld von der Antennenvorrichtung
emittiert, das ausreichend stark ist, die Gewebeablation hervorzurufen.
Diese Anordnung ist besonders nützlich,
wenn die Zielbereiche für
die Ablation Hindernisse entlang der Außenwand des Organs haben. Beispielsweise
kann die Ablationsvorrichtung verwendet werden, Schichten von Fett
oder Venen zu überbrücken und
herumzuschiffen, die die epikardiale Oberfläche (z. B. die äußere Wand)
des Herzens umgeben. Zusätzlich
erlaubt die Winkelkomponente der Ablationsvorrichtung eine präzise Positionierung
und Platzierung der Antennenvorrichtung an spezifischen Orten innerhalb
des Hohlraums eines körperlichen
Organs. Demzufolge kann die Ablationsenergie akkurat auf das für die Ablation
bestimmte Gewebe übertragen
werden.
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Bezugnehmend
auf die 3A und 3B umfasst
der längliche
Fühler 12 eine
starre Nadel 43, die einen länglichen Nadelschaft 44 aufweist,
der dazu geeignet ist, durch das Organ 18 an seinem distalen
Eindringende 16 durchzustechen. Beispielsweise kann das
distale Eindringende 16 die Form einer herkömmlichen
Nadel mit geneigter Spitze oder eine geneigte gefaste Spitzennadel
aufweisen, wobei beide einen scharfen Schneidrand bilden. Die Öffnung 22 erstreckt
sich längs
durch den Nadelschaft 44 und umfasst eine proximale Zugangsöffnung 46 und
eine entgegengesetzte distale Eindringöffnung 47 an dem distalen
Eindringende 16 davon. Wie gezeigt, ist ein Handgriff 50 an
dem proximalen Ende des Nadelschaftes 44 vorgesehen, um
das Eindringen und Herausziehen der Antennenvorrichtung 30 in
die proximale Eingriffsöffnung 46 der Öffnung 42 hinein
und wieder heraus zu erleichtern.
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Allgemein
ist der Nadelschaft 44 ein dünnwandiges starres Rohr, das
einen äußeren Durchmesser
von weniger als 3 mm und einen Innendurchmesser von ungefähr weniger
als 1,5 mm aufweist. Zusätzlich
liegt die Wanddicke im Bereich von zwischen ungefähr 0,003
Zoll bis ungefähr
0,007 Zoll, und ein Öffnungsdurchmesser
(innerer Durchmesser) liegt im Bereich von ungefähr 0,040 Zoll bis ungefähr 0,060
Zoll. In der dargestellten Ausführungsform
beträgt
die Wanddicke ungefähr
0,005 Zoll und der Öffnungsdurchmesser
beträgt
0,050 Zoll. Diese relativ geringe Durchmessergröße ist besonders geeignet für die Verwendung
in hochvaskularisierten Organen, wie beispielsweise das Herz, um
somit den Punktionsdurchmesser und somit das potenzielle Bluten
zu minimieren. Es ist natürlich
selbstverständlich,
dass die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, um die Gewebe
von anderen Organen abzulösen,
und insbesondere ebenfalls die inneren Wände von anderen Organen. Weiterhin
kann der Nadelschaft aus jedem geeigneten Material gebildet sein,
das starr und biokompatibel ist. Beispielsweise kann nicht rostender
Stahl verwendet werden. Zusätzlich
sollte vermerkt werden, dass die Größen keine Begrenzung darstellen
und dass die Größen entsprechend
den spezifischen Anforderungen einer jeden Vorrichtung sich ändern können.
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In
den meisten Ausführungsformen
wird der Fühler
zunächst
durch die Haut oder einen Körperhohlraum
und dann in das Zielorgan oder -gewebe positioniert. Abhängig von
der Eindringtiefe kann die Wand des eingedrungenen Organs, das den
Nadelschaft umgibt in vertikaler und lateraler Position (und Stütze) des
Fühlers
während
der Gewebeablation verwendet werden. Bezugnehmend auf die 3A und 3B,
wenn der Fühler 12 am
Zieleindringort richtig positioniert und zurückgehalten ist, und genauer,
wenn das distale Eindringende 16 des Nadelschaftes 44 an
die richtige gewählte
Tiefe gesetzt ist, wie das in den 3A und 3B gezeigt
ist, kann die Antennenvorrichtung 30 in die Organhöhle vorgeschoben
werden.
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In
einigen Ausführungsformen
sind der Fühler 12 und
das Ablationswerkzeug 24 als eine integrale Einheit gebildet,
wobei die Antennenvorrichtung 30 in Position bewegt wird
durch Verschieben des Ablationswerkzeugs 24 durch den Fühler von
einer ersten vorbestimmten Position zu einer zweiten vorbestimmten
Position. Beispielsweise kann ein Handgriff, der mechanisch mit
dem Ablationswerkzeug 24 gekoppelt ist, verwendet werden,
um die Gleitbewegung des Antennenwerkzeugs 24 durch den
Fühler 12 zu
kontrollieren. Als solche ist die erste vorbestimmte Position ausgestaltet,
die Antennenvorrichtung 30 in eine nicht vorgeschobene
Position (wie in 3A gezeigt) zu platzieren und
die zweite vorbestimmte Position ist ausgestaltet, die Antennenvorrichtung
in eine ausgefahrene Position (wie in 3B gezeigt)
zu setzen. In anderen Ausführungsformen
sind der Fühler 12 und
das Ablationswerkzeug 24 getrennte Elemente und demzufolge
wird das Ablationswerkzeug 24 in den Fühler 12 eingesetzt,
nachdem der Fühler 12 in
dem Zielgebiet des Organs 18 positioniert ist. Nachdem
das Ablationswerkzeug 24 in den Fühler 12 gesetzt wurde,
kann die Antennenvorrichtung 30 von der unausgefahrenen
Position (wie in 3A gezeigt) zu der ausgefahrenen
Position (wie in 3B gezeigt) vorgeschoben werden.
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Beim
Ausfahren wird das Ablationswerkzeug 24 durch den Handgriff 50 und
durch die Öffnung
(Lumen) 22 bewegt. Wie am besten aus den 3A und 3B ersichtlich,
werden die Antennenvorrichtung 30 und die zugeordnete Übertragungsleitung 28 längs durch
die Öffnung 22 des
Nadelschaftes 44 zu dem distalen Eindringende 16 davon
vorgeschoben. Durch weiter nachfolgendes Vorschieben kann die Antennenvorrichtung 30 betätigt werden,
so dass sie sich durch die Eindringöffnung 47 des Einführkanals 22 und
in den Hohlraum des Organs 18 erstreckt. Ein solches Vorschieben
erlaubt der Antennenvorrichtung 30 eine vorbestimmte Position
anzunehmen, mit einem Winkel 38 bezogen auf die Längsachse 40 des Fühlers 12.
Wie gezeigt, befindet sich die vorbestimmte Position in einer Richtung
auf die Innenwand des Organs 18, und im Wesentlichen parallel
zu dem Gewebe, das für
dessen Ablation ausgewählt
ist. In einer Ausführungsform
ist die Antennenvorrichtung so angeordnet, dass sie sich in die
Winkelposition während
des Vorschiebens der Antennenvorrichtung durch den Fühler bewegt.
In einer anderen Ausführungsform
ist die Antennenvorrichtung so angeordnet, dass sie sich in die
Winkelposition nach Vorschieben des Antennenwerkzeugs durch den
Fühler bewegt.
Ausfahrtechniken werden unten noch genauer beschrieben.
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Wie
in den 3A und 3B gezeigt, dringt
der Fühler 12 senkrecht
in das Organ 18 ein und die Antennenvorrichtung 30 ist
ca. 90 Grad von der Längsachse 40 des
Fühlers 12 positioniert.
Es wird jedoch angenommen, dass diese Position nicht immer möglich ist,
da einige Organe sehr schwer zu erreichen sind, und demzufolge kann
der Fühler 12 in die
Wand des Organs 18 mit unterschiedlichen Winkeln eingeführt sein.
Demzufolge kann die vorliegende Erfindung so ausgestaltet sein,
dass sie einen Bereich von Winkelpositionen liefert, die zu der
Form und/oder Winkelposition der zu ablatierenden Wand passen. Beispielsweise
kann eine Antennenvorrichtungsposition verwendet werden, die einen
Winkel im Bereich von zwischen ungefähr 45 Grad bis ungefähr 135 Grad
aufweist. Um dies darzustellen, zeigt 4A die
Antennenvorrichtung 30 in einer Spitzwinkelposition mit
einem Winkel 38 von ungefähr 60 Grad bezogen auf die
Längsachse 40,
und 4B zeigt die Antennenvorrichtung 30 in
einer stumpfen Winkelposition mit einem Winkel 38 von ungefähr 120 Grad
bezüglich
der Längsachse 40.
Diese Winkelpositionen stellt einen wichtigen Parameter dar, um
sicherzustellen, dass die Antennenvorrichtung richtig in einer Richtung
auf das Gewebe, das für
die Ablation ausgewählt
ist, positioniert ist. Darüber
hinaus, obwohl nur drei Winkel gezeigt wurden, ist darauf hinzuweisen,
dass dies keine Einschränkung
ist und dass andere Winkel verwendet werden können.
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Mehrere
Ausführungsformen
bezogen auf die Winkelpositionierung und Ausfahrung der Antennenvorrichtung
werden nunmehr im Detail beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen,
dass die vorliegende Erfindung sich in einer Mehrzahl von spezifischen
Ausführungsformen
verkörpert,
ohne sich vom Geist oder Umfang der Erfindung zu entfernen und kann
ohne einige oder alle dieser spezifischen Details ausgeführt werden.
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Die
Ablationsvorrichtung kann ein Federelement aufweisen, das speziell
geformt und ausgestaltet ist, die Antennenvorrichtung in eine vorbestimmte gekrümmte Position
zu drücken.
D. h., dass das Federelement eine vorbestimmte Gestalt hat, die
der Winkelposition der Antennenvorrichtung entspricht. Sobald die
Antennenvorrichtung in die Organhöhle vorgeschoben wird, bewegt
sich das Federelement, um seine vorbestimmte Form anzunehmen und
demzufolge bewegt sich die Antennenvorrichtung in die vorbestimmte
gekrümmte
Position. Das Federelement besteht allgemein aus einem oder einer
oder mehrerer vorgeformter elastischer oder federgleicher Streifen
oder Stangen, die sich durch die Ablationsanordnung im Bereich der
Antennenvorrichtung erstrecken. Die Streifen oder Stangen können ausgestaltet
sein, dass sie eine kreisförmige
oder rechteckige Querschnittsform haben. Beispielsweise können nicht
rostenden Stähle,
Kunststoffe und Formgedächtnismetalle
verwendet werden.
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In
einer Implementierung dieser Ausführungsform ist das federähnliche
Material ein Formgedächtnismetall,
wie beispielsweise ein NiTi (Nitinol). Nitinol ist ein super elastisches
Material, das typischerweise eine hervorragende Flexibilität und eine ungewöhnlich präzise Richtungsbevorzugung
beim Biegen aufweist. Demzufolge, wenn die Antennenvorrichtung in
dem Hohlraum eines Organs positioniert wird, ermöglicht der Nitinolstreifen
der Antennenvorrichtung sich der Innenwand des Organs anzupassen.
Gleichermaßen,
wenn die Antennenvorrichtung aus dem Organ herausgezogen wird, erleichtert
der Nitinolstreifen die Geradebiegung, um das Entfer nen durch den
Fühler
hindurch zu ermöglichen.
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Die
Vorrichtung umfasst ein Lenksystem zum Krümmen der Antennenvorrichtung
in eine vorbestimmte Krümmungsposition.
Das Lenksystem umfasst allgemein einen oder mehrere Drähte, die sich
durch die Ablationsvorrichtung erstrecken. Die Drähte dienen
dazu, die Antennenvorrichtung aus der ungekrümmten Position in eine gekrümmte Position
zu ziehen, um ein kontrolliertes vorbestimmtes Krümmen bei
der Antennenvorrichtung hervorzurufen. Die Zugdrähte sind allgemein an Ankern
befestigt, die an dem proximalen Ende der Antennenvorrichtung angeordnet
sind (daran befestigt sind). In dieser Art der Vorrichtung kann
ein Lenkelement, das an dem Handgriff 50 angeordnet ist,
verwendet werden, an den Drähten
zu ziehen, um das Krümmen
zu erleichtern. Jedoch kann die aktuelle Position des Handgriffs
gemäß den speziellen
Anforderungen einer jeden Ablationsvorrichtung variieren. Lenksysteme
sind im Stand der Technik wohl bekannt und um sich kurz zu halten
werden sie nicht näher
beschrieben.
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Der
Nadelschaft des Fühlers
kann vorgekrümmt
oder gebogen sein, um die Antennenvorrichtung in ihre vorgeschobene
Position auszurichten. Bezugnehmend auf 5, umfasst
der Nadelschaft 44 des Fühlers 12 einen gekrümmten Abschnitt 55, der
erneut die Position der Antennenvorrichtung 30 ausrichtet,
derart, um sie von der Achse 40 des proximalen Endes 14 des
Fühlers
auszurichten. Da das distale Ende der Antennenvorrichtung 30 die
gekrümmte
Wand 55 des Einführkanals
krümmt,
wird die Antennenvorrichtung 30 auf die distale Eindringöffnung 47 gedrängt und
in den Hohlraum des Organs 18 mit einem Winkel 33 bezüglich der
Achse 40 geführt.
Obwohl der Fühler
dargestellt ist, als hätte
er einen im Wesentlichen rechten Winkel, wird darauf hingewiesen,
dass der Winkel des gekrümmten
Abschnitts sich ändern
kann, gemäß den spezifischen Anforderungen
einer jeder Ablationsvorrichtung. Beispielsweise kann der Winkel 38 auch
so ausgestaltet sein, dass er spitz oder stumpf ist (beispielsweise
in den 4A und 4B), bezogen
auf die Längsachse 40.
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Zurückkommend
auf die 2 und 3,
ist dort das Ablationswerkzeug 24 dargestellt mit einer
länglichen
biegsamen Übertragungsleitung 28 und
einer Antennenvorrichtung 30, die mit dem distalen Ende der Übertragungsleitung 28 verbunden
ist.
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Die Übertragungsleitung 28 ist
für das
Eindringen in den Fühler 12 geeignet
und ist in der Lage, die Antennenvorrichtung 30 zu betätigen und/oder mit
Energie zu versorgen. In Mikrowellenvorrichtungen wird typischerweise
eine koaxiale Übertragungsleitung
verwendet, und demzufolge umfasst die Übertragungsleitung 28 einen
inneren Leiter 31 und einen äußeren Leiter 32 und
ein dielektrisches Material 33, das zwischen dem inneren
und äußeren Leiter 31, 32 angeordnet
ist. Weiterhin ist am proximalen Ende der Übertragungsleitung 28 ein
elektrischer Verbinder 42 angeordnet, um elektrisch die Übertragungsleitung 28 und
demzufolge die Antennenvorrichtung 30 mit der Energiequelle
(nicht dargestellt) zu verbinden. Die Übertragungsleitung 28 kann
auch ein äußeres biegsames
Rohr (nicht dargestellt) umfassen, um Starrheit hinzuzufügen und
dem äußeren Leiter 32 Schutz
zu geben. Beispielsweise kann das biegsame äußere Rohr aus jedem geeigneten
Material gebildet sein, wie beispielsweise medizinisch geeignete
Polyolefine, Fluorpolymere oder Polyvinylidenfluoride.
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Wie
in den 2B–D gezeigt, umfasst die Antennenvorrichtung 30,
die auch für
das Einführen in
den Fühler 12 geeignet
ist, allgemein einen Antennendraht 36, mit einem proximalen
Ende, das direkt oder indirekt mit dem inneren Leiter 31 der Übertragungsleitung 28 gekoppelt
ist. Eine direkte Verbindung zwischen dem Antennendraht 36 und
dem inneren Leiter 31 kann in jeglicher geeigneter Art
und Weise ausgeführt
sein, wie beispielsweise Löten, Hartlöten, Ultraschall-
oder Laserschweißen
oder Kleben. Wie detaillierter unten beschrieben werden wird, kann
es in manchen Anwendungen gewünscht sein,
die Antenne mit dem inneren Leiter über eine passive Komponente
indirekt zu verbinden, um eine bessere Impedanz zu erzeugen, die
zwischen der Antennenvorrichtung und der Übertragungsleitung passt.
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Die
Antennenvorrichtung 30 kann integral aus der Übertragungsleitung 28 selbst
gebildet werden. Dies ist typischerweise schwieriger vom Herstellungsstandpunkt
aus, hat jedoch den Vorteil des Bildens einer widerstandsfähigeren
Verbindung zwischen der Antennenvorrichtung und der Übertragungsleitung.
Diese Ausgestaltung wird allgemein gebildet durch Entfernen des äußeren Leiters 32 entlang
eines Abschnitts der koaxialen Übertragungsleitung 28.
Dieser exponierte Abschnitt des dielektrischen Materialmediums 33 und
der innere Leiter 31, der darin eingebettet ist, definieren
die Antennenvorrichtung, die dem elektromagnetischen Feld erlauben,
im Wesentlichen radial senkrecht zu dem inneren Leiter 31 bestrahlt
zu werden. In diesem Typ von Antennenanordnung sind die elektrische
Impedanz zwischen der Antennenvorrichtung 30 und der Übertragungsleitung 28 im
Wesentlichen dieselbe. Hieraus resultiert, dass die reflektierte
Energie, die von der niedrigen Impedanzfehlanpassung hervorgerufen
wird, auch im Wesentlichen gering ist, was die Energieverbindung
zwischen der Antenne und den Zielgeweben optimiert.
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Der
Antennendraht 36 wird aus einem leitenden Material gebildet.
Beispielsweise können
Federstahl, Berylliumkupfer oder mit Silber plattierter Kupfer verwendet
werden. Weiterhin kann der Durchmesser des Antennendrahts 36 zu
einem gewissen Grad variieren, basierend auf der speziellen Anwendung
der Ablationsvorrichtung und dem Typ des gewählten Materials. Beispielsweise
passen bei Herzanwendungen, die Monopoltypantennen verwenden, Drahtdurchmesser
zwischen 0,005 Zoll bis ungefähr 0,020
Zoll. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
beträgt
der Antennendurchmesser ungefähr
0,013 Zoll.
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In
einer alternativen Ausführungsform
kann der Antennendraht 36 aus einem Formgedächtnismaterial
wie beispielsweise NiTi (Nitinol) gebildet sein. Wie bereits erwähnt, ist
das Nitinol ein superelastisches Material, das typischerweise eine
superbe Flexibilität
und eine ungewöhnlich
präzise
Richtungspräferenz
beim Biegen ausübt.
Demzufolge, wenn die Antennenvorrichtung 30 innerhalb des
Hohlraums eines Organs positioniert wird, ermöglicht der Antennendraht 36 der
Antennenvorrichtung 30 sich an die Innenwand des Organs
anzupassen. Gleichermaßen,
erleichtert, wenn die Antennenvorrichtung 30 aus dem Organ
herausgezogen wird, der Antennendraht 36 das Geradebiegen,
um das Entfernen durch den Fühler 12 zu
ermöglichen.
Es wird darauf hingewiesen, dass jedoch die elektrische Leitfähigkeit
von Nitinol nicht sehr gut ist und dass sich deshalb Nitinol erheblich
erhitzen kann, wenn Energie (z. B. Mikrowellen) aufgebracht werden.
In einer Implementierung ist, deshalb, eine Schicht eines gut leitenden Materials über das
Nitinol aufgebracht. Beispielsweise kann eine Silberplattierung
oder Deposition verwendet werden. Die Dicke des gut leitenden Materials
kann zwischen ungefähr
0,00008 bis ungefähr 0,001
Zoll variieren, abhängig
von der Leitfähigkeit des
ausgewählten
Materials.
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Die
Länge der
ablativen Energie, erzeugt durch das Ablationsinstrument, wird grob übereinstimmend
sein mit der Länge
der Antennenvorrichtung. Folglich können Ablationsvorrichtungen,
die spezifizierte Ablationseigenschaften aufweisen, hergestellt
werden, durch Bilden von Ablationsvorrichtungen mit unterschiedlichen
Antennenlängen.
Beispielsweise kann bei Herzanwendungen eine Antennenlänge zwischen
ungefähr
20 mm und ungefähr
50 mm und spezieller ungefähr
30 mm verwendet werden. Bei einigen Anwendungen kann der Fühler verwendet
werden, um ein Messwerkzeug einzuführen, das angeordnet ist, um
den Ablationsläsionsabstand zu
messen, der für
ein spezielles Verfahren notwendig ist. Gemäß den Messungen kann die Länge der Antennenvorrichtung
ausgewählt
werden. Beispielsweise kann das Werkzeug bei einigen Herzanwendungen
verwendet werden, um den Abstand zwischen dem Mitralventil und den
Lungenvenen zu messen.
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Wie
dargestellt, ist der Antennendraht 36 ein Monopol, gebildet
aus einem Längsdraht,
der sich distal von dem inneren Leiter 31 aus erstreckt.
Jedoch wird darauf hingewiesen, dass eine große Vielfalt von anderen Antennengeometrien
ebenfalls verwendet werden kann. Beispielsweise passen auch gut
einheitliche Querschnittsmonopole, spiralförmige Spulen, flache Leiterplattenantennen
und dergleichen. Zusätzlich
sollte verstanden werden, dass sich längserstreckende Antennen keine
Forderung sind und dass andere Formen und Ausgestaltungen verwendet
werden können.
Beispielsweise kann die Antenne so ausgestaltet sein, dass sie der
Form bzw. Gestalt des Gewebes, das ablatiert werden soll, oder einer
Form eines vorbestimmten Ablativmusters zur Erzeugung von geformten
Läsionen
entspricht.
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Weiterhin
ist der Antennendraht 36 allgemein durch eine Antennenkapselung 37 eingekapselt.
Die Antennenkapselung 37 wird typischerweise verwendet,
um ein weiches Bestrahlungsmuster entlang der Antennenvorrichtung 30 zu
erhalten, und um die hohe elektromagnetische Feldkonzentration zu
entfernen, die vorliegt, wenn ein exponierter Teil des Antennendrahts
sich in direktem Kontakt mit dem zu ablatierenden Gewebe befindet.
Eine hohe Feldkonzentration kann eine hohe Oberflächentemperatur auf
dem Gewebe, das ablatiert werden soll, erzeugen, was insbesondere
bei Herzanwendungen nicht wünschenswert
ist. Die Antennenkapselung 37 kann von einem jeglichen
geeigneten dielektrischen Material gebildet sein, mit geringer Wasserabsorption
und geringer dielektrischer Verlusttangente, wie beispielsweise
Teflon oder Polyethylen. Wie weiter unter genauer beschrieben werden
wird, kann es bei manchen Anwendungen wünschenswert sein, die Dicke der
Antennenkapselung 37 einzustellen, um eine bessere Impedanz
zu schaffen, passend zwischen die Antennenvorrichtung und das für die Ablation ausgewählte Gewebe.
Obwohl das Exponieren des Antennendrahts typischerweise aufgrund
der hohen Feldkonzentration nicht stattfindet, wird darauf hingewiesen,
dass das dielektrische Material, das die Antennenkapselung 37 bildet,
entfernt werden kann, um eine exponierte metallische Antenne zu
bilden.
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Wie
in 3B gezeigt, ist der äußere Leiter 32 so
ausgebildet, dass sein distaler Abschnitt 39, der exponiert
ist, sich hinter das Eindringende 16 des Fühlers 12 erstreckt,
wenn die Antennenvorrichtung sich in ihrer vorgeschobenen Position
befindet. Während
eine Bindung an die Theorie nicht gewünscht ist, wird jedoch generell
davon ausgegangen, dass das bestrahlte Feld dazu tendiert, sich
mehr entlang der Antennenvorrichtung 30 zu erstrecken,
wenn sich das distale Ende des äußeren Leiters 32 in
der Organhöhle
erstreckt und gegenüber
dem umgebenden Medium exponiert ist. Beispielsweise funktioniert
ein exponierter äußerer Leiter
mit einer Länge
von ungefähr
1 mm bis ungefähr
2 mm sehr gut. Obwohl der äußere Leiter
dargestellt und beschrieben ist, dass er exponiert ist, sollte verstanden
werden, dass dies keine Einschränkung
ist, und dass die Ablationsvorrichtung gebildet werden kann mit
oder ohne einem exponierten äußeren Leiter.
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Die
Antennenvorrichtung und der äußere Leiter
werden von einer dielektrischen Schicht bedeckt. Diese dielektrische
Schicht hilft, die hohe Konzentration des elektromagnetischen Feldes
zu entfernen, die von dem unbedeckten distalen Abschnitt des äußeren Leiters
erzeugt wird. Diese Konfiguration ist für Herzanwendungen besser geeignet,
weil die hohe Feldkonzentration potenziell ein Blutgerinsel oder eine
Verkohlung erzeugen kann, was einen embolischen Vorfall hervorrufen
kann. Wie in den 6A und 6B dargestellt,
weist das Ablationswerkzeug 24 eine Schutzschicht 45 auf,
die den äußeren Umfang
der Antennenvorrichtung 30 und einen Abschnitt des äußeren Leiters 32 der Übertragungsleitung 28 umgibt.
Genauer, die Schutzschicht 45 ist angeordnet, um wenigstens
einen Abschnitt des exponierten distalen Abschnitts 39 des äußeren Leiters 32 und die
Antennenkapselung 37 zu bedecken. Wie dargestellt kann
die Schutzschicht das distale Ende der Antennenkapselung 37 bedecken.
Beispielsweise kann die Schutzschicht aus einem jeden geeigneten
dielektrischen Material gebildet sein, wie beispielsweise Teflon
(PTFE), FEP, Silikon und dergleichen.
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Die
Ablationsvorrichtung dient dazu, elektromagnetische Energie im Mikrowellenfrequenzbereich zu übertragen.
Wenn Mikrowellenenergie für
die Gewebeablation verwendet wird, befinden sich die optimalen Frequenzen
allgemein in der Nachbarschaft der optimalen Frequenz zum Erwärmen von
Wasser. Beispielsweise funktionieren Frequenzen im Bereich von ungefähr 800 MHz
bis 6 GHz gut. Derzeit sind die Frequenzen, die von der US FCC (Federal
Communication Commission) für
experimentelle Klinikarbeit zugelassen sind 915 MHz und 2,45 GHz.
Demzufolge kann eine Energiezuführung,
die die Kapazität hat,
eine Mikrowellenenergie bei Frequenzen in der Nähe von 2,45 GHz zu erzeugen,
gewählt
werden. Die Energiezuführung
umfasst allgemein einen Mikrowellengenerator, der jegliche herkömmliche
Form haben kann. Zum Zeitpunkt dieser Darstellung sind Festkörpergeneratoren
im 1–3
GHz Bereich teuer. Demzufolge wird eine herkömmliche Magnetfeldröhre von
einem bei Mikrowellenöfen
verwendeten Typ als Generator verwendet. Es wird jedoch darauf hingewiesen,
dass jegliche andere geeignete Mikrowellenenergiequelle anstelle
verwendet werden kann und dass die erklärten Konzepte bei anderen Frequenzen
verwendet werden können,
wie ungefähr 434
MHz, 915 MHz oder 5,8 GHz (ISM Band).
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Eine
häufige
Sorge bei der Betreuung von Mikrowellenenergie ist die Impedanzanpassung
der Antenne und die verschiedenen Übertragungsleitungskomponenten
mit jener der Energiequelle. Eine unpassende Impedanz erzeugt die
Reflexion eines Teils der eindringenden Energie zurück zu dem
Generator, was zu einer Reduktion der Gesamteffizienz führt. Es
ist wünschenswert,
die Impedanz der Übertragungsleitung 28 und
der Antennenvorrichtung 30 mit der Impedanz des Generators
in Anpassung zu bringen, welche typischerweise fünfzig Ohm beträgt.
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Die Übertragungsleitung 28 wird
demzufolge durch ein herkömmliches
fünfzig
Ohm Koaxialdesign geschaffen, das für die Übertragung von Mikrowellenenergie
bei Frequenzen im Bereich von ungefähr 400 bis ungefähr 6.000
MHz geeignet ist. Wie in 2B gezeigt,
umfasst die koaxiale Übertragungsleitung 28 einen
inneren Leiter 31 und einen konzentrischen äußeren Leiter 32,
die von einem dielektrischen Mate rialmedium 33 getrennt
sind. Der innere Leiter 31 ist aus einem festen Metallmaterialkern
gebildet, der eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Das dielektrische
Medium 33 wird aus einem halbstarren dielektrischen Material
gebildet, das einen geringen Dielektrizitätsverlust aufweist. Der äußere Leiter 32 wird
gebildet aus einer umsponnenen Hülle
von Metalldrähten,
die eine Abschirmung dessen gute Flexibilität liefern.
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Um
die oben beschriebenen Eigenschaften aus einer Ablationsvorrichtung
mit relativ geringem Durchmesser unter Beibehaltung der Impedanzanpassung
zu erreichen, müssen
die Größe des inneren
Leiters
31 und des äußeren Leiters
32 sowie
die Größe, die
Form und das Material des dielektrischen Materialmediums sorgfältig ausgewählt werden.
Eine jede dieser Variablen, zusammen mit anderen Faktoren, die die
Antennenvorrichtung betreffen, können verwendet
werden, um die Impedanz und die Energieübertragungseigenschaften der
Antennenvorrichtung einzustellen. Solche bevorzugten dielektrischen Materialien
umfassen luftexpandiertes TEFLON
TM, während der äußere und
innere Leiter gebildet wird aus Silber oder Kupfer. Die Impedanz
der Übertragungsleitung
kann durch die folgende Gleichung bestimmt werden:
wobei "b" der
Durchmesser des dielektrischen Materialmediums, "a" der
Durchmesser des inneren Leiters und ε
r die
dielektrische Konstante des dielektrischen Materialmediums
33 sind.
Es wird verständlich,
dass eine charakteristische Impedanz anders als fünfzig Ohm
auch verwendet werden kann, um ein Mikrowellenablationssystem zu
bilden. Auch, um gute mechanische Eigenschaften der Koaxialkabelanordnung
zu erreichen, ist es notwendig, die Härte oder Formbarkeit des ausgewählten Materials
zu berücksichtigen.
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Wie
vorher erklärt
wurde, ist es auch wichtig, die Impedanz der Antenne mit der Impedanz
der Übertragungsleitung
passend zu bringen. Wie es dem Durchschnittsfachmann wohl bekannt
ist, wird, wenn die Impedanz nicht der Übertragungsleitung angepasst
ist, die Mikrowellenenergie zu dem Generator zurückgespiegelt und die gesamte
Bestrahlungseffizienz tendiert dazu, deutlich unter der optimalen
Wirkung zu sein. Verschiedene Ausführungsformen zusammen mit dem
Anpassen (z. B. Verbessern oder Steigern der Bestrahlungseffizienz)
der Antennenvorrichtung werden nunmehr im Detail beschrieben.
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Eine
Impedanzanpassungsvorrichtung wird vorgesehen, um die Impedanzeinstellung
zwischen der Antennenvorrichtung und der Übertragungsleitung zu erleichtern.
Die Impedanzanpassungsvorrichtung ist allgemein in der Nähe der Verbindung zwischen
der Antenne und der Übertragungsleitung angeordnet.
Für den
Hauptteil ist die Impedanzanpassungsvorrichtung gebildet, um die
Antennenstruktur in Resonanz zu setzen, um die gespiegelte Energie
zu minimieren und somit die Bestrahlungseffizienz der Antennenstruktur
zu erhöhen.
In einer Implementierung wird die Impedanzanpassungsvorrichtung
bestimmt durch Verwendung eines Smith Abacus Modells. Die Impedanzanpassungsvorrichtung kann
bestimmt werden durch Messen der Impedanz der Antenne mit einem
Netzwerkanalysierer, der den gemessenen Wert mit einem Smith Abacus
Chart analysiert und die geeignete Anpassungsvorrichtung auswählen. Beispielsweise
kann die Impedanzanpassungsvorrichtung eine jegliche Kombination
sein aus Reihen- oder Parallel-Kapazitoren, Widerständen, Induktoren,
Stutzleitungsempfängern
(Stub Tuner) oder Stichübertragungsleitern.
Ein Beispiel des Smith Abacus Modells ist beschrieben in dem Dokument:
David K. Cheng, "Field
and Wave Electromagnetics",
zweite Auflage, Addison-Wesley Publishing, 1989, welches durch Bezugnahme
hier eingeführt wird.
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Wie
in 7 gezeigt, umfasst die Antennenvorrichtung einen
Einstellstutzen 63 zum Verbessern der Bestrahlungseffizienz
der Antennenvorrichtung. Der Einstellstutzen 63 ist ein
umfangssegmentierter Abschnitt, der sich distal von dem distalen
Ende 53 des äußeren Leiters 32 aus
erstreckt. In einigen Ausführungsformen
ist der Einstellstutzen 63 integral von dem äußeren Leiter 32 aus
gebildet und in anderen Ausführungsformen
ist der Einstellstutzen 63 mit dem äußeren Leiter 32 gekoppelt.
Wie dargestellt ist der Einstellstutzen 63 allgemein auf
einer Seite der Antennenvorrichtung 30 positioniert, und
insbesondere auf der Seite, die zu dem für die Ablation gezielten Gewebe
(z. B. Winkelkomponentenseite) am nächsten ist. Der Einstellstutzen 63 ist
auch angeordnet, um teilweise die Antennenkapselung 37 zu
bedecken oder zu umgeben. Beispielsweise kann der Einstellstutzen 63 zwischen
ungefähr
25% bis ungefähr 50%
des Umfangs der Antennenkapselung 37 bedecken. Weiterhin
kann die Länge
L des Einstellstutzens 63 eingestellt werden, um weiterhin
die Bestrahlungseffizienz der Antennenvorrichtung 30 zu
verbessern. Beispielsweise wird durch Erhöhung der Länge L weniger Energie am Eingang
der Antennenvorrichtung 30 reflektiert und die Bestrahlungseffizienz
des Systems wird gesteigert. Die Bestrahlungseffizienz der Antennenvorrichtung 30 wird
maximiert, wenn die Resonanzfrequenz dieselbe ist wie das elektromagnetische
Signal, das durch den Generator (2,45 GHz beispielsweise) erzeugt
wird.
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Wie
in 8 gezeigt, umfasst die Antennenvorrichtung 30 ein
Paar von Richtungsstäben 65 zur Verbesserung
der Bestrahlungseffizienz der Antennenvorrichtung. Wie dargestellt,
sind die Richtungsstäbe 65 allgemein
auf einer Seite der Antennenvorrichtung 30 positioniert
und genauer an der Seite, die dem für die Ablation ausgewählten Gewebe
am nächsten
ist (z. B. Winkelkomponentenseite). Die Richtungsstäbe 65 sind
am Umfang der Antennenkapselung 37 angeordnet und können irgendwo
entlang der Länge
der Antennenvorrichtung positioniert sein. Beispielsweise kann eine
der Richtungsstangen 65 in der Nähe des distalen Endes der Antennenvorrichtung 30 angeordnet
sein, während
die andere Richtungsstange 65 in der Nähe des proximalen Endes der
Antennenvorrichtung 30 angeordnet sein kann. Die Position
der Richtungsstangen kann eingestellt werden, um weiterhin die Bestrahlungseffizienz der
Antennenvorrichtung zu verbessern. Die Richtungsstangen werden allgemein
gebildet aus geeignetem metallischen Material, wie beispielsweise
Silber, und können
auch aus jeglichem Material gebildet sein, das silberplattiert ist,
beispielsweise, silberplattierter nicht rostender Stahl oder silberplattiertes Kupfer.
Weiterhin kann die Größe (Länge und
Breite) der Richtungsstange 65 eingestellt werden, um weiterhin
die Bestrahlungseffizienz der Antennenvorrichtung 30 zu
verbessern. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Paar von Stangen
keine Einschränkung
darstellt und dass eine einzige Stange oder mehr als ein Paar von
Stangen verwendet werden können.
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Ein
besonderer Vorteil bei der Verwendung von Mikrowellenenergie ist
der, dass die Antennenvorrichtung nicht in Kontakt sein muss mit
dem ausgewählten
Gewebe, um das Gewebe zu ablatieren. Dieses Konzept trifft insbesondere
auf die Herzablation zu. Beispielsweise, wenn eine Mikrowellenantenne
in dem Vorhof angeordnet ist, sieht das bestrahlte elektromagnetische
Feld keine Impedanzveränderung
zwischen dem Blut und dem Myokard (da die komplexe Durchlässigkeit
dieser Medien gleich ist) vor. Demzufolge entsteht praktisch keine
Reflexion an der Blut-Myokard-Schicht und ein signifikanter Teil der
Energie wird in das Gewebe eindringen, um die Ablation zu erzeugen.
Zusätzlich
hilft das zwischen der Antennenvorrichtung und dem zu ablatierenden Gewebe
zirkulierende Blut die Gewebeoberfläche zu kühlen. Als solche ist die Technik
potenziell sicherer, da sie weniger Gefahr läuft, eine Gerinnung und/oder Verkohlung
zu erzeugen. Beispielsweise kann ein kontaktfreier bzw. berührungsloser
Abstand von ca. 1 bis ca. 2 mm verwendet werden. Weiterhin sollte,
obwohl mangelnder Kontakt gewisse Vorteile schafft, vermerkt werden,
dass es keine Einschränkung
ist und dass die Antennenvorrichtung, und insbesondere die Antennenkapselung
in direktem Kontakt mit dem zu ablatierenden Gewebe gesetzt werden
können.
-
Weiterhin,
wie es dem Durchschnittsfachmann wohl bekannt ist, ist es schwieriger
Gewebe zu ablatieren, wenn die Antennenvorrichtung von Luft umgeben
ist. D. h., es gibt einen starken Unterschied in den physikalischen
Eigenschaften (die komplexe Durchlässigkeit) zwischen Gewebe und
Luft. Demzufolge wird in einer Ausführungsform, wenn die Antennenvorrichtung
nicht direkt das zu ablatierende Gewebe berührt, der umgebende Hohlraum
mit einer Flüssigkeit
vor dem Ablatieren des Gewebes gefüllt. Als ein Ergebnis des Füllens des
Hohlraums mit Flüssigkeit
kann eine bessere Ablation erreicht werden, was potenziell sicherer
ist, da sie geringere Gefahr läuft,
Gerinnung und/oder Verkohlung zu erzeugen. Beispielsweise können Flüssigkeiten,
wie isotonische Salzlösung
oder destilliertes Wasser verwendet werden.
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Wie
in den 9A und 9B gezeigt,
ist die Antennenvorrichtung 30 geeignet, elektromagnetische
Energie (z. B. Mikrowellen) in Richtungen zu liefern, die sich im
Wesentlichen radial senkrecht von der Längsachse 51 des Antennendrahts 36 und durch
die Antennenkapsel 37 erstrecken. D. h., dass die Antennenvorrichtung 30 allgemein
ein radiales isotropes Bestrahlungsmuster 41 erzeugt, worin
die erzeugte Energie homogen über
ihr Volumen verteilt ist. Beispielsweise hat das von der Antennenvorrichtung 30 erzeugte
Bestrahlungsmuster 41 allgemein eine elliptische Form entlang
der Länge
der Antennenvorrichtung 30 (wie in 9A gezeigt)
und eine Kreisform um ihre Breite (wie in 9B) gezeigt.
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Es
wird jedoch darauf hingewiesen, dass andere ablative Muster benötigt werden
können,
um besondere Läsionen
zu erzeugen (z. B. tiefer, oberflächlicher, symmetrischer, asymmetrischer,
geformter, etc.). Demzufolge kann die Antennenvorrichtung ausgebildet
sein, andere ablative Muster zu liefern. Beispielsweise kann die
Antennenvorrichtung ausgebildet sein, ein zylindrisches ablatives
Muster zu bilden, das gleichmäßig entlang
der Länge
der Antenne verteilt ist, ein ablatives Muster, das auf eine Seite der
Antennenvorrichtung gerichtet ist, ein ablatives Muster, das eine
größere oder
geringere Energie am distalen Ende der Antennenvorrichtung liefert und/oder
dergleichen. Verschiedene Ausführungsformen
mit Einstellung des ablativen Musters der Antennenvorrichtung werden
nunmehr im Detail beschrieben.
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Die
Dicke der Antennenkapselung ändert sich
entlang der Längsachse
der Antennenvorrichtung, um ein Bestrahlungsmuster des elektromagnetischen
Feldes einzustellen, um ein besseres Temperaturprofil während der
Ablation zu erzeugen. D. h., dass die Dicke der Antennenkapselung
verwendet werden kann, um Feldeigenschaften (z. B. Form) des elektromagnetischen
Feldes zu verbessern. Als eine allgemeine Regel gilt, dass eine
dickere Kapselung dazu tendiert, eine Verringerung der Bestrahlungseffizienz
hervorzurufen und umgekehrt, eine dünnere Kapselung dazu tendiert,
eine Steigerung der Bestrahlungseffizienz hervorzurufen. Demzufolge
kann durch Veränderung
der Dicke entlang der Länge
der Antenne der Betrag der Energie, die dem Gewebe zugeführt wird,
verändert
werden. Als solche kann die Dicke verändert werden, um Unterschiede
zu kompensieren, die in dem zu ablatierenden Gewebe gefunden wurden.
In einigen Fällen
kann die Antennenvorrichtung so ausgestaltet sein, dass sie eine größere Menge
von Energie einem spezifischen Bereich zuführt und in anderen Fällen kann
die Antennenvorrichtung so ausgestaltet sein, dass sie mehr einheitliche
Energie entlang der Länge
der Antenne liefert. Beispielsweise ist die am proximalen Ende zugeführte Energie
der Antenne größer als
die Energie am distalen Ende, wonach die Dicke des dielektrischen
Materials am proximalen Ende gesteigert werden kann, um die Bestrahlungseffizienz
zu verringern, und dadurch ein gleichmäßigeres Bestrahlungsmuster
entlang der Antenne erzeugt werden kann. Folglich kann eine gleichmäßigere Wärmeverteilung
in dem zu ablatierenden Gewebe erzeugt werden.
-
Wie
in 10 gezeigt umfasst die Antennenvorrichtung 30 eine
Einstellhülse 77 zur Änderung des
Bestrahlungsmusters der Antennenvorrichtung 30. Die Einstellhülse 77 ist
aus einem geeigneten dielektrischen Material gebildet und ist ausgebildet,
um die Dicke der Antennenkapselung 37 zu erhöhen. Beispielsweise
kann die Einstellhülse
aus demselben Material gebildet sein, das verwendet wird, um die Antennenkapselung
zu bilden. In einigen Ausführungsformen
ist die Einstellhülse 77 einstückig gebildet
aus der Antennenkapselung 37 und in anderen Ausführungsformen
ist die Einstellhülse 77 mit
der Antennenkapselung 37 gekoppelt. Weiterhin ist die Einstellhülse 77 um
den Umfang der Antennenkapselung 37 herum angeordnet und
kann irgendwo entlang der Länge
der Antennenvorrichtung 30 positioniert sein. Beispielsweise
kann die Einstellhülse
am proximalen oder distalen Ende der Antennenvorrichtung positioniert
sein, sowie irgendwo zwischen dem proximalen und dem distalen Ende
der Antennenvorrichtung. Es wird darauf aufmerksam gemacht, dass die
Position und die Länge
der Einstellhülse 77 auch eingestellt
werden kann, um das Bestrahlungsmuster der Antennenvorrichtung zu
verändern.
Obwohl die Einstellhülse
als die Antennenkapselung umgebend dargestellt ist, wird darauf
hingewiesen, dass sie auch über
den Umfang segmentiert sein kann. Zusätzlich ist auch darauf hinzuweisen,
dass eine Einzelhülse
keine Einschränkung
darstellt und dass eine Mehrzahl von Hülsen verwendet werden kann.
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Die
Spitze des Antennendrahts kann exponiert sein, um weiterhin die
Feldeigenschaften zu verändern.
Eine exponierte Spitze erzeugt allgemein ein "Spitzenfeuer", das erzeugt werden kann, um mehr Energie
am distalen Ende der Antenne zu erzeugen. In anderen Ausführungsformen
kann der Stutzenempfänger
verwendet werden, um das Bestrahlungsmuster der Antennenvorrichtung
zu verändern.
In anderen Ausführungsformen
können
die Richtungsstangen verwendet werden, um das Bestrahlungsmuster
der Antennenvorrichtung zu ändern.
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Wie
in 11 gezeigt, umfasst die Antennenvorrichtung 30 einen
Reflektor 71, der so ausgebildet ist, dass er eine Mehrheit
eines elektromagnetischen Feldes zu einer Seite des Antennendrahtes 36 und
somit zu einer Seite der Antennenvorrichtung richtet. In dieser
Ausführungsform
ist der Reflektor 71 seitlich an einer ersten Seite des
Antennendrahtes 36 positioniert und ist ausgestaltet, um
einen Teil des elektromagnetischen Feldes, das auf den Reflektor 71 übertragen
wird, zu einer zweiten Seite des Antennendrahtes 36, entgegengesetzt
zu dem Reflektor 71, zurückzurichten. Entsprechend ist
ein resultierendes elektromagnetisches Feld, das einen Teil des
erzeugten und einen Teil des zurückgerichteten
elektromagnetischen Feldes umfasst, in eine gewünschte Richtung weg von der
zweiten Seite des Antennendrahtes 36 gerichtet. Die gewünschte Richtung
ist bevorzugt in eine Richtung auf das zu ablatierende Gewebe und
somit ist der Reflektor auf der Seite der Antennenvorrichtung entgegengesetzt
zur Richtung, die für
die Ablation gesetzt ist, angeordnet. Weiterhin ist der Reflektor
im Wesentlichen parallel zu der Antenne angeordnet, um eine bessere
Kontrolle des elektromagnetischen Feldes während der Ablation zu schaffen.
-
Der
Reflektor ist allgemein mit dem äußeren Leiter
der Übertragungsleitung
verbunden. Das Verbinden des Reflektors mit dem äußeren Leiter dient dazu, das
elektromagnetische Feld, das während des
Betriebs erzeugt wird, besser zu definieren. D. h., dass das bestrahlte
Feld besser entlang der Antenne zu einer Seite ausgebildet ist,
wenn der Reflektor elektrisch mit dem äußeren Leiter der Übertragungsleitung
verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Reflektor und dem äußeren Leiter
kann in jeglicher geeigneter Weise erfolgen, wie beispielsweise
Löten, Hartlöten, Ultraschallschweißen oder
durch Klebeverbinden. In anderen Ausführungsformen kann der Reflektor
aus einem äußeren Leiter
der Übertragungsleitung
selbst gebildet sein. Dies ist typischerweise schwieriger vom Herstellungsstandpunkt
aus, hat jedoch den Vorteil, eine stabilere Verbindung zwischen
dem Reflektor und dem äußeren Leiter
zu schaffen. In anderen Ausführungsformen
werden Metallbeschichtungstechniken verwendet, um eine reflektierende
Oberfläche
auf die Antennenkapselung aufzubringen.
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Wie
es von den Durchschnittsfachleuten geschätzt wird, kann durch Bilden
eines konzentrierten und gerichteten elektromagnetischen Feldes
ein tieferes Eindringen in biologisches Gewebe während der Ablation erreicht
werden, und das für
die Ablation ausgewählte
biologische Gewebe kann ablatiert werden, ohne das umgebende Gewebe
und/oder Blut zu sehr aufzuheizen. Weiterhin, da die bestrahlte
Energie im Blut nicht verloren geht, ist allgemein weniger Energie
von der Energiequelle gefor dert, und allgemein weniger Energie ist
in der Übertragungsleitung verloren.
Zusätzlich
kann diese Anordnung verwendet werden, um lineare Läsionen zu
bilden, die genauer sind.
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Darüber hinaus
ist der Reflektor 71 typischerweise gebildet aus einem
leitenden metallischen Geflecht oder einer Folie. Ein besonders
geeignetes Material ist silberbeschichtetes Kupfer. Eine andere
geeignete Anordnung kann ein nicht rostendes Stahlgeflecht oder
eine Folie sein, welche eine Silberschicht an ihrer inneren Umfangsoberfläche aufweist.
Jedoch sind diese Materialien als nicht einschränkend zu verstehen. Darüber hinaus
kann die tatsächliche
Dicke des Reflektors gemäß dem spezifisch
ausgewählten
Material variieren.
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Der
Reflektor 71 ist so ausgebildet, dass er eine gebogene
oder Meniskusform (z. B. aufsteigend) aufweist, mit einem Biegungswinkel,
der sich zu dem Antennendraht 36 öffnet. Das Aufweiten des Reflektors 71 zu
dem Antennendraht 36 hin dient dazu, das während des
Betriebs erzeugte elektromagnetische Feld besser zu definieren.
Der Bogenwinkel beträgt
typischerweise zwischen ca. 90° bis
ca. 180°. Beispielsweise
wirkt ein Bogenwinkel von ungefähr 120° gut. Zusätzlich wurde
herausgefunden, dass wenn der Bogenwinkel 90 größer als 180° ist, die Bestrahlungseffizienz
der Antennenanordnung deutlich sinkt.
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Bezugnehmend
nunmehr auf die 12A und 12B ist
eine alternative Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei ein metallischer Nadelschaft 44 als
eine elektrische Verlängerung
zu dem äußeren Leiter 32 verwendet
wird. In dieser Ausführungsform
umfasst der äußere Leiter 32 ein
Kontaktelement 60, das am distalen Ende des äußeren Leiters 32 angeordnet
ist. Das Kontaktelement 60 ist so ausgebildet, dass es
elektrisch den äußeren Leiter 32 mit
dem Nadelschaft 44 verbindet, wenn das Ablationswerkzeug
durch den Fühler 12 geschoben
wird und genauer, wenn das Ablationswerkzeug seine ausgefahrene
Position (wie in 12B gezeigt) erreicht. Weiterhin
sind die distalen Abschnitte der Übertragungsleitung 28 geeignet
bemessen, derart, dass nur das dielektrische Materialmedium 33 und
der innere Leiter 31 gleitend in der Öffnung 22 des Nadelschaftes 44 aufgenommen sind.
D. h., dass ein distaler Abschnitt des äußeren Leiters 32 entfernt
worden ist, sodass der äußere Leiter 32 nicht
von der Öffnung 22 des
Nadelschaftes 44 getragen wird. Als solches ist das Kontaktelement 60 ausgebildet,
um das distale Ende 46 des Nadelschaftes 44 zu
kontaktieren. Durch Schaffen einer elektrischen Verbindung kann
der metallische Nadelschaft 44 als eine Verlängerung
des äußeren Leiters 32 der Übertragungsleitung 28 wirken.
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Zur
Erleichterung der Diskussion sind Abschnitte des Ablationswerkzeugs 24,
die in der Nähe des
Kontaktelements 60 angeordnet sind, mit einem A bezeichnet
und Abschnitte des Ablationswerkzeugs 24, die entfernt
von dem Kontaktelement 60 angeordnet sind, sind mit B bezeichnet.
Dementsprechend weist die Anordnung den inneren Leiter 31B, das
dielektrische Material 33B auf und der metallische Nadelschaft 44 erzeugt
ein distales Koaxialkabel 28B. D. h., dass der Nadelschaft 44 leitend
als eine Abschirmung für
die Übertragungsleitung 28 von der
Zutrittsöffnung 46 zu
der distalen Eindringöffnung 47 des
Fühlers 12 funktioniert.
Wie bestens aus 12B ersichtlich, beginnt dieser
Abschirmeffekt, wenn der äußere Leiter 32 der Übertragungsleitung 28 und
der Nadelschaft 44 des Fühlers 12 in leitender Verbindung
miteinander sind. Der äußere Leiter 32 muss
deshalb in leitender Verbindung mit dem metallischen Nadelschaft 44 wenigstens
dann sein, wenn die Antennenvorrichtung 30 elektromagnetische
Energie bestrahlt.
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Wie
in 12B gezeigt, ist das Kontaktelement 60 geeignet,
elektrisch den proximalen Abschnitt 46 des Nadelschafts 44 zu
verbinden, wenn die Antennenvorrichtung 30 vollständig durch
den Nadelschaft 44 in das Zielorgan 18 ausgefahren
ist. Demzufolge, wirkt das Kontaktelement 60 nicht nur als
ein elektrischer Leiterverbinder zwischen dem äußeren Leiter 32 und
dem Nadelschaft 44, sondern auch als eine Anschlagvorrichtung,
die die Eindringtiefe in das Organ begrenzt. In den meisten Ausgestaltungen
ist die Größe des Kontaktelements 60 nur leicht
größer als
jene der Zugangsöffnung.
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Wie
vorher genauer erläutert
wurde, ist es auch wichtig, dass die Impedanz der Antenne mit der Impedanz
der Übertragungsleitung
zusammenpasst. Wie dem Durchschnittsfachmann wohl bekannt, wird, wenn
die Impedanz nicht mit der Übertragungsleitung
angepasst wird, die Mikrowellenenergie zu dem Generator reflektiert
und die Gesamtbestrahlungseffizienz tendiert dazu, deutlich unter
jener bei optimaler Bedingung zu sein. Demzufolge werden die Abmessungen
der distalen koaxialen Kabelelemente allgemein so ausgewählt, dass
sie mit der Impedanz der proximalen Übertragungsleitung zusammenpassen.
Wie ersichtlich, können
die Querschnittsabmessungen von 28B, 31B und 33B unterschiedlich
sein zu jenen von 28A, 31A und 33A.
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Betreffend
die Länge
der Antennenvorrichtung 30, in den Ausführungsformen der 12A und 12B,
wird die Länge
allgemein definiert vom Zentrum der distalen Eindringöffnung 47 zu
dem distalen Ende des Antennendrahtes 36. Manche wichtigen
Faktoren, die die Antennenlänge
beeinflussen umfassen die gewünschte
Länge für die Ablation,
die Antennenkonfiguration, die Frequenz der elektromagnetischen
Welle und die Impedanzanpassung der Antenne innerhalb des Gewebes
oder der Organhöhle.
Das Anpassen der Antenne wird durch Einstellen seiner Länge durchgeführt, sodass
die Bestrahlungseffizienz passend ist, wenn die Antenne in dem Gewebe
oder in dem Organhohlraum verwendet wird. Beispielsweise ist die
Bestrahlungseffizienz allgemein passend, wenn der Rückverlust
der Antenne sich im Bereich von –10 dB bis –13 dB bei 2,45 GHz beträgt. Instrumente,
die spezifische Ablationseigenschaften haben, können gestaltet werden durch
Verändern
der Antennenlänge.
Beispielsweise kann bei Mikrowellen-Herzanwendungen zum Behandeln
von Vorhofflimmern die Antennenvorrichtung einen Antennendrahtdurchmesser
von ca. 0,013 Zoll, einen Durchmesser des dielektrischen Materialmediums von
ungefähr
0,050 Zoll und eine Länge
im Bereich von ungefähr
20 mm bis 30 mm aufweisen.
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Das
distale Koaxialkabel kann auch als ein Reihenstutzenempfänger verwendet
werden, um die Impedanz der Antennenvorrichtung und der Übertragungsleitung 28 anzupassen.
Diese Anordnung ist vorteilhaft, da, während man die elektrische Weiterführung und
die Impedanzanpassung zwischen dem Generator und der Antenne beibehält, die
Durchmesser des inneren Leiters 31 und des dielektrischen
Materialmediums 33 maximiert werden können, bezogen auf den Einführungskanal 22.
Die größeren Durchmesser
erleichtern konsequenterweise das axiale Eindringen in das Organ
aufgrund der erhöhten
seitlichen und axialen Starrheit ohne die Impedanzanpassung von
ungefähr
fünfzig
(50) Ohm zu beeinträchtigen.
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Bezugnehmend
nunmehr auf die 13A und 13B ist
eine alternative Ausfüh rungsform der
vorliegenden Erfindung dargestellt, in der die Ablationsvorrichtung 10 einen
Klemmabschnitt 79 zur Positionierung der Antennenvorrichtung 30 in
der Nähe
der Wand 82 des Organs 18 umfasst. Der Klemmabschnitt 79 und
die Antennenvorrichtung 30 sind angeordnet, um die lineare
Positionierung der Antennenvorrichtung 30 zu erleichtern.
Der Klemmabschnitt 79 umfasst allgemein einen Klemmfinger 81 und
einen Stangengleiter 84, der gleitbeweglich mit dem Nadelschaft 44 verbunden
ist und ausgebildet ist, um sich relativ zum Fühler 12 zu bewegen. Allgemein
ist der Stangengleiter 84 ausgebildet, um innerhalb wenigstens
einer Führungsbahn 86 gleiten, die
strukturell an dem Nadelschaft 44 befestigt ist. Der Klemmabschnitt 79 ist
auch so angeordnet, dass er im Wesentlichen mit der Antennenvorrichtung 30 (in
derselben Ebene) ausgerichtet ist, wenn sich die Antennenvorrichtung 30 in
ihrer Winkelposition befindet.
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Demzufolge,
wenn die Antennenvorrichtung 30 richtig positioniert ist,
wird der Klemmabschnitt 79 in eine Richtung auf das Organ 18 bewegt,
um die Organwand zwischen die Antenne 30 den Klemmfinger 81 zu
drücken.
D. h., der Klemmfinger 81 wird in eine Position bewegt,
die die äußere Wand 88 des Organs 18 berührt, wobei
nach Kontakt und nach weiterem Fingerbewegen die Antennenvorrichtung 30 dazu
gezwungen wird, sich in eine Richtung auf den Fühler 12 zu bewegen.
Als Ergebnis bringen die Antennenvorrichtung 30 und der
Klemmfinger 81 entgegengesetzte Kräfte auf entgegengesetzten Seiten der
Organwand auf. Beispielsweise können
der Finger und die Antennenvorrichtung verwendet werden, das Myokard
des Herzens zwischen sich einzuklemmen, wobei der Finger eine Kraft
auf die epikardiale Oberfläche
und die Antennenvorrichtung eine entgegengesetzte Kraft auf das
Endokardium aufbringen. Der spezielle Ansatz tendiert dazu, eine
gleichmäßigere Ablationsoberfläche zu erzeugen,
was als Ergebnis eine bessere lineare Läsion erzeugt.
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Der
Klemmfinger ist allgemein so ausgestaltet, dass er parallel zu der
Winkelposition der ausgefahrenen Antennenvorrichtung ist. Beispielsweise, wenn
die Antennenvorrichtung so ausgestaltet ist, dass sie einen Winkel
von ungefähr
60 Grad bezüglich
der Achse des Fühlers
aufweist, kann der Finger dann so gebildet sein, dass er einen Winkel
von ungefähr
60 Grad zur Achse des Fühlers
aufweist. Auf diese Weise können
die Antennenvorrichtung und der Klemmfinger die Organwand gleichmäßig einklemmen.
Alternativ kann der Klemmfinger so geformt sein, dass er an die Form
der Außenwand
angepasst ist. Noch weiter weist der Klemmfinger allgemein eine
Länge auf,
die im Wesentlichen gleich der Länge
der Antennenvorrichtung ist. Jedoch sollte bemerkt werden, dass
die Länge
sich entsprechend der spezifischen Ausgestaltung einer jeden Ablationsvorrichtung ändern kann.
Zusätzlich
kann die Gleitstange mit dem Handgriff, um körperlich die lineare Bewegung
zu betätigen,
mit einem Knopf oder Heber, zum mechanischen Betätigen der Linearbewegung, oder
mit einer Luftzuführung
verbunden sein, um die lineare Bewegung zu erzeugen. Ein Verriegelungsmechanismus
kann auch verwendet werden, um den Eingriff zwischen dem Klemmfinger
und der Antennenvorrichtung zu verriegeln, sodass die Antennenvorrichtung
sich von dem Zielbereich während
der Ablation nicht weg bewegt.
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Darüber hinaus
kann eine Dichtung zwischen dem Klemmfinger und der äußeren Wand
des Organs verwendet werden, um den Punktierungspunkt abzudichten.
Zusätzlich
kann eine Absaugvorrichtung am Klemmfinger vorgesehen sein, um den Finger
zu ankern und zeitweise den Klemmfinger an der äußeren Organwand zu positionieren.
Alternativ kann ein Ballon, der an dem Fühler befestigt ist, verwendet
werden, um die Organwand zwischen dem aufgeblasenen Ballon und der
winkelig positionierten Antennenvorrichtung einzuklemmen.
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Bezugnehmend
nunmehr auf die 14A und 14B ist
eine alternative Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die Ablationsvorrichtung 10 eine
Grundebene 89 zum Koppeln von elektromagnetischer Energie 90 durch
die Organwand 35 aufweist. Die Grundebene 89 schafft allgemein
eine metallische Oberfläche
und zieht das elektrische Feld an, das von der Antennenvorrichtung 30 erzeugt
wird, und demzufolge ist ein intensiveres elektromagnetisches Feld 90 zwischen
der Antennenvorrichtung 30 und der Grundebene 89 erzeugt.
Demzufolge ist das elektromagnetische Feld 90, das von
der Antennenvorrichtung 30 emittiert wird in dem Gewebe 35 zwischen
der Antennenvorrichtung 30 und Grundebene 89 mehr
eingeschränkt,
zu helfen, die Ablation zu erzeugen.
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Wie
es vom Durchschnittsfachmann erkannt wird, weist das Einführen des
zu ablatierenden Gewebes zwischen der Grundebene 89 und
der Antenne 30 mehrere potenzielle Vorteile gegenüber herkömmlichen
Antennenstrukturen auf. Beispielsweise kann durch Bilden eines konzentrierten
elektromagnetischen Feldes ein tieferes Eindringen in das biologische
Gewebe während
der Ablation erreicht werden und das für die Ablation ins Auge gefasste
biologische Gewebe kann ablatiert werden, ohne dass das umgebende
Gewebe und/oder Blut stark aufgeheizt wird. Weiterhin ist, da die
Strahlungsenergie nicht im Blut verloren geht, weniger Energie im
Allgemeinen von der Energiequelle benötigt, und weniger Energie geht
allgemein in der Übertragungsleitung verloren,
was dazu tendiert, deren Temperatur zu verringern. Zusätzlich kann
diese Vorrichtung dazu verwendet werden, Läsionen zu bilden, die präziser sind.
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In
dieser Ausführungsform
ist die Grundebene 89 elektrisch mit dem äußeren Leiter 32 der Übertragungsleitung 28 verbunden.
Die Grundebene 89 ist allgemein an dem Nadelschaft 24 des
Fühlers 12 in
einem vorbestimmten Abstand Q weg von der ausgefahrenen Antennenvorrichtung 30 (wie
in 14B gezeigt) angeordnet. Der vorbestimmte Abstand
Q ist so gewählt,
dass die Grundebene 89 in großer Nähe zu der Antennenvorrichtung 30 angeordnet
ist, und außerhalb
der äußeren Wand
des Organs, wenn sich der Nadelschaft 44 innerhalb der
Organwand 35 befindet. Beispielsweise ist bei Herzanwendungen
ein Abstand zwischen ungefähr
1 mm und ungefähr
15 mm verwendbar.
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Darüber hinaus
ist die Grundebene 89 so ausgestaltet, dass sie parallel
zur Winkelposition der Antennenvorrichtung 30 ist. Beispielsweise,
wenn die Antennenvorrichtung 30 einen Winkel von ungefähr 60 Grad
bezogen auf die Achse des Fühlers
aufweist, kann die Grundebene so ausgestaltet sein, dass sie einen
Winkel von ungefähr
60 Grad bezogen auf die Achse der Übertragungsleitung einnimmt.
Auf diese Weise können
die Antenne und die Grundebene die Energie gleichmäßiger koppeln.
Alternativ kann die Grundebene ausgestaltet sein, dass sie der Form
der äußeren Wand
angepasst ist. Darüber
hinaus weist die Grundebene im Allgemeinen eine Länge auf,
die im Wesentlichen gleich der Länge
der Antennenvorrichtung 30 ist. Beispielsweise passt eine
Grundebenenlänge
zwischen ungefähr
20 mm und ungefähr
50 mm gut. Es wird darauf hingewiesen, dass sich jedoch die Länge gemäß den spezifischen
Anforderungen einer jeden Ablationsvorrichtung ändern kann. Die Grundebene
ist auch so angeordnet, dass sie im Wesentlichen mit der Winkelkomponente
der Antennenvorrichtung 30 ausgerichtet ist (in derselben
Ebene).
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Die
Grundebene 89 kann gebildet werden aus einem Draht, einem
Streifen oder einer Stange und kann kreisförmige, rechteckförmige oder
eine andere Querschnittsform aufweisen. Weiterhin ist die Grundebene 89 aus
einem geeigneten leitenden Material, wie beispielsweise nicht rostendem
Stahl oder Silber gebildet. Die Abmessungen der Grundebene 89 können sich
bis zu einem gewissen Grad basierend auf der speziellen Anwendung
der Ablationsvorrichtung und dem Typ des gewählten Materials ändern. Zusätzlich kann
die Grundebene auf ein biegsames dielektrisches Substrat (wie beispielsweise Teflon
oder Polymid) aufgedruckt oder innen eingeschlossen sein. Weiterhin
kann die Verbindung zwischen der Grundebene 89 und dem äußeren Leiter 32 in
einer jeglichen geeigneten Weise erfolgen, wie beispielsweise Löten, Hartlöten, Ultraschallschweißen oder
Klebeanhaften.
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Die
Grundebene 89 kann auf vielfältige Weise ausgestaltet sein.
In einigen Ausführungsformen kann
die Grundebene starr oder strukturell mit dem Nadelschaft des Fühlers gekoppelt
sein. In anderen Ausführungsformen
kann die Grundebene geschwenkt werden oder gleitbeweglich mit dem
Nadelschaft des Fühlers
verbunden sein. Beispielsweise kann der Klemmfinger, wie oben in 13 beschrieben, angeordnet sein, um eine
Grundebene für
die Antenne zu bilden. In anderen Ausführungsformen kann die Grundebene
biegsam sein, um der natürlichen
Krümmung
des Organs zu folgen. In anderen Ausführungsformen kann die Grundebene
gedrückt werden,
um das Gewebe zu berühren.
Noch weiter kann in einigen Ausführungsformen
die Grundebene ausgestaltet sein, um als eine Anschlagvorrichtung zu
wirken, die die Tiefe des Fühlereindringens
in das Organ begrenzt.
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Die
Grundebene kann richtig quer positioniert werden von der Antennenvorrichtung
mit einer Grundebenen-Positioniereinrichtung. Die Positioniereinrichtung
weist allgemein Rohrelemente auf mit einem Kanal darin. In dieser
Ausführungsform
wird die Grundebene längs
durch den Kanal des rohrförmigen Elements
zu den distalen Öffnungen
des Kanals vorgeschoben. Nach nachfolgendem Vorschieben kann die
Grundebene gehandhabt werden, um sich durch die distale Öffnung des
Kanals und zu der Außenwand
des Organs zu erstrecken. Ein solches Vorschieben erlaubt der Grundebene
vorzugsweise eine vorbestimmte Position einzunehmen, die im Wesentlichen
mit der ausgefahrenen Antennenvorrichtung ausgerichtet ist, derart,
dass die Organwand zwischen der Grundebene und der Antennenvorrichtung angeordnet ist.
In einer Ausführungsform
kann die Vorrichtung ein Federelement umfassen, das speziell geformt
und ausgebildet ist, die Grundebene in eine vorbestimmte Krümmungsposition
zu drücken.
In einer anderen Ausführungsform
kann die Vorrichtung ein Lenksystem aufweisen, zum Krümmen der
Grundebene in eine vorbestimmte Krümmungsposition. In einer anderen
Ausführungsform
kann der Nadelschaft des rohrförmigen
Elements vorgekrümmt
oder gekurvt sein, um die Grundebene in ihre vorgeschobene Position
zu leiten.
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Bezugnehmend
auf 15 umfasst die Ablationsvorrichtung 10 einen
Positionierer 91, der ein rohrförmiges Element 92 und
einen Kanal 94 darin aufweist. Wie oben angegeben, ist
die Grundebene 96 elektrisch mit dem äußeren Leiter 32 der Übertragungsleitung 28 gekoppelt.
In dieser speziellen Ausführungsform
umfasst das rohrförmige
Element einen Krümmungsabschnitt 95,
der die Position der Grundebene 96 in einer abgeschrägten Weise
von der Achse 40 des proximalen Endes 14 des Fühlers 12 zurück richtet.
Da das distale Ende der Grundebene 96 die gekrümmte Wand 95 des
Kanals 94 berührt,
wird die Grundebene 96 aus der distalen Öffnung 97 heraus
und zu einer äußeren Wandposition gedrückt, die
im Wesentlichen mit der gewinkelten Antennenvorrichtung 30 ausgerichtet
ist. Zusätzlich kann
die Grundebene 96 an der Übertragungsleitung 28 befestigt
sein, derart, dass wenn die Antennenvorrichtung 30 ausgefahren
wird, auch die Grundebene 96 ausgefahren wird.
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Bezug
nehmend nunmehr auf 16 ist eine alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt, in der die Ablationsvorrichtung 10 durch
eine Zugangsvorrichtung 70 eingeführt wird, die in dem Körperhohlraum 20 positioniert
ist. Die Zugangsvorrichtung 70 ist allgemein innerhalb
eines schmalen Einschnitts, der in den Körperhohlraum 20 eingebracht
wurde, angeordnet. Die Zugangsvorrichtung umfasst einen Kanal 72,
der geeignet bemessen ist zur Aufnahme der Ablationsvorrichtung 10 derart, dass
der Nadelschaft 14 des Fühlers 12 in den Körperhohlraum 20 eingeführt werden
kann. Wie ersichtlich, erlaubt der Kanal 72 den Zugang
zu dem Zielorgan 18. Zugangsvorrichtungen sind dem Durchschnittsfachmann
gut bekannt und werden deshalb im Detail hierin nicht weiter beschrieben.
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Es
wird nunmehr Bezug genommen auf 17, in
der die beschriebene Ablations vorrichtung 10 zum Ablatieren
von Herzgeweben gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die Ablationsvorrichtung 10 ist
besonders vorteilhaft beim Navigieren um bestimmte Regionen des
Herzens 20 herum. Beispielsweise kann die Ablationsvorrichtung 10 verwendet
werden, um die Schichten von Fett 202 oder Venen 204,
die die epikardiale Oberfläche 206 (z.
B. die äußere Wand) des
Herzens 200 umgeben, zu überbrücken. Beispielsweise kann die
Vene 204 der Koronarsinus sein, der gerade oberhalb der
Verbindung zwischen dem linken Vorhof 240 und der linken
Herzkammer 246 angeordnet ist. Wie bereits erwähnt, ist
Fett 202 ein guter Mikrowellenabsorber und sehr schlechter Wärmeleiter.
Darüber
hinaus können
Venen 204 Wärme
durch Blutfluss übertragen.
Demzufolge sind Fett 202 und Venen 204 sehr schwer
durchzuablatieren von der epikardialen Oberfläche aus (nicht genügend Wärmeenergie
zum Ablatieren). Demzufolge kann durch Positionieren der Antennenvorrichtung 30 innerhalb
eines Hohlraums 208 des Herzens 200 (z. B. durch
die Fettschicht) Ablationsenergie dem Endokardium 210 anstelle
der verschlossenen epikardialen Oberfläche 206 zugeführt werden,
wodurch das Zielgewebe effektiv ablatiert wird. Beispielsweise kann
der Hohlraum 208 der linke Vorhof 240, der rechte
Vorhof 242, die linke Herzkammer 246 oder die
rechte Herzkammer 244 sein.
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Die
Ablationsvorrichtung 10 kann dazu verwendet werden, eine
Vielzahl von Herzkrankheiten zu behandeln. In einer Ausführungsform
wird die Ablationsvorrichtung verwendet, das Vorhofflimmern zu behandeln
und in einer anderen Ausführungsform wird
die Ablationsvorrichtung verwendet, Vorhofflattern zu behandeln.
Verschiedene Implementierungen im Zusammenhang mit der Ablation
von Herzgeweben, die die Ablationsvorrichtung 10 verwenden,
werden nunmehr beschrieben.
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In
einer Ausführungsform
wird die Ablationsvorrichtung 10 verwendet, um Läsionen zwischen
einer jeden der Lungenvenen 212 des Herzens 200 zu erzeugen,
um Vorhofflimmern zu behandeln. In anderen Implementierungen wird
die Ablationsvorrichtung 10 verwendet, um Läsionen von
einer der Lungenadern 212 zu der Mitralklappe 213 des
Herzens 200 zu erzeugen, um einen Makrorückfluss-Kreislauf
um die Lungenvenen in einem Läsionsmuster
zu vermeiden, was verwendet wird, um Vorhofflimmern zu behandeln.
In anderen Implementierungen wird die Ablationsvorrichtung 10 verwendet,
um Läsionen
von einer der Lungenvenen 212 zu dem linken Vorhofappendix des
Herzens 200 zu erzeugen, um auch einen Makrorückfluss-Kreislauf um die
Lungenvenen in einem Läsionsmuster
zu vermeiden, das verwendet wird, um Vorhofflimmern zu behandeln.
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In
einer Ausführungsform
wird die Ablationsvorrichtung 10 verwendet, um Läsionen zwischen
der unteren Hohlvene 216 zu dem Tricuspid Ventil 214 des
Herzens 200 zu erzeugen, um typisches oder atypisches Vorhofflattern
zu behandeln. In einer anderen Implementierung wird die Ablationsvorrichtung 10 verwendet,
um Läsionen
entlang der Cristae terminalis im rechten Vorhof 242 des
Herzens 200 zu erzeugen, um typisches oder atypisches Vorhofflattern zu
behandeln. In einer anderen Implementierung wird die Ablationsvorrichtung 10 verwendet,
um Läsionen
von der Cristae terminalis zu der Fossae ovalis in dem rechten Vorhof 242 des
Herzens zu erzeugen, um ein typisches oder atypisches Vorhofflattern
zu behandeln. In noch einer anderen Implementierung wird die Ablationsvorrichtung 10 verwendet,
um Läsionen
an der Seitenwand des rechten Vorhofs 242 von der oberen 220 zu
der unteren Vena cava (Hohlvene) 216 zu erzeugen, um atypisches
Vorhofflattern und/oder Vorhofflimmern zu behandeln.
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Obwohl
eine große
Vielfalt von Herzverfahren beschrieben wurde, ist zu verstehen,
dass diese speziellen Verfahren keine Einschränkung darstellen und dass die
vorliegende Erfindung in anderen Bereichen des Herzens auch verwendet
werden kann.
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Ein
Verfahren zur Verwendung der beschriebenen Mikrowellen-Ablationsvorrichtung
zur Behandlung des Herzens wird nunmehr unter Bezugnahme auf 17 beschrieben.
Obwohl nur ein Herz dargestellt und beschrieben wird, sollte dies
so verstanden werden, dass andere Organe als auch Organducten mit
der Ablationsvorrichtung behandelt werden können. Das Verfahren umfasst
das Vorsehen einer Ablationsvorrichtung, wie sie hierin beschrieben
wurde. Spezieller umfasst das Verfahren das Vorsehen einer chirurgischen
Vorrichtung 10 mit einem Fühler 12 und einer
länglichen
Mikrowellen-Ablationsanordnung 24. Der Fühler 12 umfasst
einen Kanal, der sich von einem proximalen Ende 14 zu einem
entgegengesetzten distalen Ende davon hindurch erstreckt. Das distale
Ende 16 ist in der Lage, durch eine Muskelwand 222 (z.
B. Myokard) des Herzens 200 hindurchzudringen. Weiterhin umfasst
die längliche
Mikrowellen-Ablationsanordnung 24 eine distale Antenne 30,
die mit einer Übertragungsleitung
gekoppelt ist, die ihrerseits mit einer Mikrowellenenergiequelle
an einem proximalen Ende davon gekoppelt ist. Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst das Verfahren das Einführen der chirurgischen Vorrichtung 10 in
einen Körperhohlraum 230.
Dies erfolgt durch Eindringen in den Körper 232 oder durch
eine Zugangsvorrichtung 70. Mehrere chirurgische Ansätze sind
möglich.
Beispielsweise kann die chirurgische Vorrichtung durch eine offene
Brust, eine posteriore Thorakotomie, eine seitliche Thorakotomie
(wie in 10 gezeigt) oder eine Sternothomie
eingeführt
werden. Das chirurgische Verfahren kann auch ein Endoskop verwenden, um
die Ablationsvorrichtung während
des Platzierens zu visualisieren. Diese Verfahren sind beim Fachmann
generell gut bekannt und um sich kurz zu halten, werden sie im Detail
nicht beschrieben.
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Das
Verfahren umfasst weiterhin das Eindringen in die Muskelwand 222 des
Herzens 200 mit dem distalen Ende 16 des länglichen
Fühlers 12 und Einführen des
länglichen
Fühlers 12 durch
die Muskelwand 222 des Herzens 200 in eine innere
Kammer 208 davon. Beispielsweise kann das chirurgische Werkzeug 10 in
den linken Vorhof 240, den rechten Vorhof 242,
die rechte Herzkammer 244 oder die linke Herzkammer 246 eingeführt werden.
Darüber
hinaus kann vor Eindringen eine "Purse
string"-Wundnaht
in der Herzwand in der Nähe
des Bereiches eingesetzt werden, der für das Eindringen ausgewählt wurde,
um somit Spannung während
des Eindringens zu liefern. "Purse
string"-Wundnähte sind
gut bekannt im Stand der Technik und werden aus Gründen der
Vermeidung von Längen
nicht weiter im Detail beschrieben.
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Das
Verfahren umfasst auch das Einführen der
länglichen
Mikrowellen-Ablationsvorrichtung 24 in
den Kanal des länglichen
Fühlers 12 und
das Vorschieben der Antenne 30 hinter das distale Ende 16 des
Fühlers 12 derart,
dass die Antenne sich in der inneren Kammer 208 des Herzens 200 befindet. Nach
dem Vorschieben nimmt die Antenne 30 vorzugsweise eine
vorbestimmte Position ein, die im Wesentlichen zur Form und/oder
Winkelposition der zu ablatierenden Wand passt. Beispielsweise kann die
Position die Antenne im Wesentlichen parallel zur Innenoberfläche 210 (z.
B. Endokardium) der durchdrungenen Muskelwand 222 und in
der Nähe
des Zielgewebes platzieren. Ein winkeliges Vorschieben kann in einer Vielzahl
von Wegen durchgeführt
werden, beispielsweise mit einem Federelement, einem Lenkdraht oder
einem gekrümmten
Fühler.
Darüber hinaus
umfasst das Verfahren das Erzeugen eines Mikrowellenfeldes an der
Antenne, das ausreichend stark ist, um die Gewebeablation innerhalb
des erzeugten Mikrowellenfeldes hervorzurufen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, umfasst die Ablationsvorrichtung eine
Nadel und eine Übertragungsleitung
mit einer Längsachse.
Die Nadel ist derart ausgebildet, dass sie in einen Körperhohlraum
eingeführt
werden kann und in ein Organ (oder einen Ductus) innerhalb der Körperhöhle eindringen
kann. Die Nadel ist auch für das
Eindringen in den Hohlraum innerhalb des Organs ausgebildet und
umfasst eine Antenne zur Übertragung
von elektromagnetischer Energie. Die Übertragungsleitung ist mit
der Antenne gekoppelt und ausgestaltet zum Liefern von elektromagnetischer
Energie zu der Antenne. Weiterhin ist die Ablationsvorrichtung so
ausgebildet, dass wenn die Nadel schließlich in die Organhöhle eingeführt ist,
die Antenne mit einem Winkel bezüglich
der Längsachse der Übertragungsleitung
liegt. In den meisten Fällen sind
die Nadel oder die Übertragungsleitung
vorgeformt oder gekrümmt
an einer vorbestimmten Position, die vorgesehen ist, um im Wesentlichen
mit der Form und/oder Winkelposition der zu ablatierenden Wand zusammenzupassen.
In anderen Fällen
kann ein Federelement oder ein Lenksystem in einer Weise ähnlich zu
dem Federelement und Lenksystem, die oben beschrieben sind, verwendet
werden, um eine winkelige Positionierung zu schaffen.
-
Es
wird nunmehr Bezug genommen auf die 18–21,
in denen eine Ablationsvorrichtung dargestellt ist, die allgemein
mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet ist, mit einer relativ
dünnen
Nadel 102, die vorgesehen ist zum Emittieren von elektromagnetischer
Energie und mit einem Eindringende 104, das in der Lage
ist, in ein Organ 106 einzudringen. Die Nadel 102 ist
axial starr, um ein Gewebeeindringen zu ermöglichen, und kann längs biegsam
sein, um eine Beschädigung
des Organs 106 während
der Positionierung zu verhindern. Die Ablationsvorrichtung 100 weist
weiterhin eine Übertragungsleitung 108 mit einer
Längsachse 110 und
einem distalen Ende 112 auf, das mit dem proximalen Ende 114 der
Nadel 102 verbunden ist, zur Erzeugung eines elektromagnetischen
Feldes, das ausreichend stark ist, um die Gewebeablösung bzw.
Ablation hervorzurufen. Am proximalen Ende 118 der Über tragungsleitung 110 ist
ein elektrischer Verbinder 120 vorgesehen, um elektrisch die
Antenne mit einer elektromagnetischen Energiequelle (nicht dargestellt)
zu verbinden. Wie dargestellt, ist die Nadel 102 mit einem
Winkel 115 bezogen auf die Längsachse 110 der Übertragungsleitung 108 gebogen.
In den meisten Ausführungsformen
ist die Krümmung
vorgesehen, um leicht die Antenne parallel zu dem zu ablatierenden
Gewebe zu setzen, unter Berücksichtigung
des Annäherungswinkels (dem
Winkel, der verwendet wird, um die Nadel durch das Organ einzuführen).
-
Demzufolge
benützt
die Ablationsvorrichtung 100 die Nadel 102, um
Ablationsenergie innerhalb eines Hohlraums des Organs 106 zu
liefern. D. h., dass das distale Eindringende 104 verwendet
wird, um durch eine Außenwand 122 des
Organs 106 zu stechen, um die Nadel 102 in der
Nähe und
im Wesentlichen parallel zu einer Innenwand 124 des Organs zu
positionieren. Wenn die Nadel 102 positioniert ist, wird
eine Ablationsenergie, die ausreichend stark ist, die Gewebeablösung hervorzurufen,
von der Nadel 102 emittiert, um einen Abschnitt der Innenwand 124 zu
ablatieren. Diese Anordnung ist besonders nützlich, wenn Bereiche, die
für die
Ablation vorgesehen sind, Überdeckungen
entlang der Außenwand
des Organs aufweisen. Beispielsweise kann die Nadel verwendet werden,
um Schichten von Fett oder Venen, die die epikardiale Oberfläche (z.
B. äußere Wand)
des Herzens umgeben, zu überbrücken oder herumzunavigieren.
Weiterhin sichert die winkelige Position der Nadel, dass die Ablationsenergie
akkurat in die ausgewählte
Ablationsregion übertragen wird.
-
Bezug
nehmend auf 21 umfasst die Nadel 102 eine
längliche
Antenne 130 und eine Antennenkapselung 132, die
in der Lage sind, durch das Organ 106 an einem distalen
Eindringende 104 hindurchzustechen. Beispielsweise ist
das distale Eindringende 104 in Form einer herkömmlichen
spitzen abgeschrägten
Nadel oder einer Nadel mit schräger gefaster
Nadelspitze, die einen spitzen Schneiderand bildet. Wie dargestellt,
ist die Antenne 130 von der Antennenkapselung 132 eingekapselt,
die im Allgemeinen besser geeignet ist, die hohe elektromagnetische
Feldkonzentration zu entfernen, die normalerweise erhalten wird,
wenn der metallische Teil der Antenne sich in direktem Kontakt mit
dem Gewebe befindet. Eine hohe Feldkonzentration kann eine hohe
Oberflächentemperatur
auf dem zu ablatierenden Gewebe erzeugen, was nicht gewünscht wird, insbesondere
nicht bei Herzanwendungen. Die Antennenkapselung 132 kann
aus jedem geeigneten dielektrischen Material (z. B. geringe Verlusttangente) gebildet
sein, mit geringer Wasserabsorption, wie beispielsweise medizinische
Epoxy-, Polyethylen- oder teflonartige Produkte (z. B. biokompatibel).
Wie weiter oben detaillierter beschrieben wurde, kann es wünschenswert
sein, die Dicke der Antennenkapselung anzupassen, um eine bessere
Impedanzanpassung zwischen der Antenne und dem für die Ablation ausgewählten Gewebe
zu schaffen. Es wird angenommen, dass jedoch die Nadelantennenkapselung eine
Dicke zwischen ungefähr
0,002 Zoll und ungefähr
0,015 Zoll und noch genauer ungefähr 0,005 Zoll aufweist, was
einen guten Effekt erzeugt.
-
Es
wird darauf hingewiesen, dass die Antennenkapselung nicht für alle Ablationsvorrichtungen notwendig
ist. Beispielsweise zeigen die 22 und 24 die
Ablationsvorrichtung 100 mit einer exponierten Antenne 130,
die keine Antennenkapselung aufweist. Jedoch wird darauf hingewiesen,
dass in den meisten Situationen die Antennenkapselung vorgesehen
ist, um die Antenne zu kapseln, um die Verkohlungs- und Gewebezerstörungseffekte,
die allgemein auftreten, zu vermeiden, wenn sich die Ablationselemente
und genauer die metallischen Teile der Antenne in direktem Kontakt
mit dem Körpergewebe oder
-fluid befinden.
-
Die
Antenne 130 ist aus einem leitenden Material gebildet.
Beispielsweise passen Federstahl, Berylliumkupfer oder silberplattiertes
Kupfer gut. Weiterhin kann sich der Durchmesser der Antenne 130 zu
einem gewissen Grad ändern,
basierend auf der speziellen Anwendung der Ablationsvorrichtung und
dem Typ des gewählten
Materials. Beispielsweise passen in Systemen, die eine Monopoltyp
Antenne verwenden, Drahtdurchmesser zwischen ungefähr 0,005
Zoll bis ungefähr
0,020 Zoll gut. In der dargestellten Ausführungsform ist der Durchmesser
der Antenne ungefähr
0,013 Zoll.
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Wie
erwähnt,
ist das von der Antenne erzeugte Feld ungefähr konsistent mit der Länge der Antenne.
D. h., die Länge
des elektromagnetischen Feldes ist allgemein abhängig von der Längsausdehnung
der Antenne. Demzufolge kann die Länge des Feldes eingestellt
werden durch Einstellung der Länge
der Antenne. Demzufolge können
Ablationsvorrichtungen mit spezifizierten Ablationseigenschaften hergestellt
werden, durch Bauen von Ablationsvorrichtungen mit unterschiedlichen
Antennen längen. Beispielsweise
weisen Antennen eine Länge
zwischen ungefähr
20 mm und ungefähr
50 mm auf, und genauer ungefähr
30 mm, die gut passen. Weiterhin ist die dargestellte Antenne ein
einfacher sich längs erstreckender,
exponierter Draht, der sich beabstandet vom inneren Leiter erstreckt.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine große Abwandlung der Antennengeometrien
auch gut verwendet werden kann. Beispielsweise funktionieren auch
spiralförmige,
flache Schaltkreisantennen oder andere Antennengeometrien. Zusätzlich ist
zu verstehen, dass sich längs
erstreckende Antennen keine Anforderung sind und dass andere Formen
und Ausgestaltungen verwendet werden können. Beispielsweise kann die Antenne
ausgestaltet sein, mit der Form des zu ablatierenden Gewebes oder
einer Form eines vorbestimmten Ablativmusters zum Erzeugen von geformten
Läsionen übereinzustimmen.
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Zurückkommend
auf 21 weist die Übertragungsleitung 108 allgemein
einen inneren Leiter 134 und einen äußeren Leiter 136 auf,
die durch ein dielektrisches Materialmedium 138 getrennt
sind. Eine Isolierschicht 140 ist typischerweise um den äußeren Leiter 136 angeordnet.
Weiterhin ist der äußere Leiter 136 so
ausgestaltet, dass er einen Abschnitt 136A aufweist, der
sich von distalen Ende der Isolierschicht 140 erstreckt,
sodass er exponiert sein kann. Wie erwähnt, wenn der äußere Leiter 136 exponiert ist,
ist das erzeugte elektromagnetische Feld mehr an der Antenne konzentriert
und demzufolge tendiert die Bestrahlungseffizienz dahin, größer zu sein.
Beispielsweise funktioniert ein exponierter äußerer Leiter mit einer Länge von
ungefähr
1 mm bis ungefähr 2
mm gut. Obwohl der äußere Leiter
dargestellt und beschrieben ist, dass er exponiert ist, sollte es
verstanden werden, dass dies keine Einschränkung ist, und dass die Ablationsvorrichtung
mit oder ohne einem exponierten äußeren Leiter
ausgestattet sein kann.
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Weiterhin
ist die Übertragungsleitung
mit einer herkömmlichen
fünfzig
(50) Ohm Koaxialausgestaltung versehen, die für die Übertragung von Mikrowellenenergie
bei Frequenzen im Bereich von ungefähr 400 bis ungefähr 6000
MHz geeignet ist. In der bevorzugten Ausführungsform ist der innere Leiter 134 aus
einem festen Metallmaterialkern gebildet, umgeben von einem biegsamen
halbstarren dielektrischen Materialmedium 138. Der äußere Leiter 136 umfasst
eine gelötete
Hülse von
Metalldrähten,
die den inneren Leiter 134 umgibt, um eine gute Abschirmung
und eine gute Biegsamkeit davon zu schaffen. Weiterhin ist die Isolierschicht
allgemein biegsam und kann aus jedem geeigneten Material, wie beispielsweise
medizinisch geeignete Polyolefine, Fluorpolymere oder Polyvinylfluoride
gebildet sein. Beispielsweise wurden PEBAX Harze der Firma Autochem
aus Deutschland mit Erfolg verwendet.
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In
den meisten Ausführungsformen
ist das proximale Ende 114 der Antenne 130 direkt
oder indirekt mit dem distalen Ende 112 des inneren Leiters 134 der Übertragungsleitung 108 verbunden.
Eine direkte Verbindung zwischen der Antenne 130 und dem
inneren Leiter 134 kann auf jede geeignete Weise erzeugt
werden, wie beispielsweise Löten,
Hartlöten,
Ultraschallschweißen
oder Klebebinden. Wie es mit großer Detailliertheit oben beschrieben
wurde, kann es wünschenswert
sein, indirekt die Antenne mit dem inneren Leiter durch eine passive
Komponente zu verbinden, um eine bessere Impedanzanpassung zwischen
der Antennenvorrichtung und der Übertragungsleitung
zu schaffen. In anderen Ausführungsformen
kann die Antenne 130 integral gebildet werden aus der Übertragungsleitung 108 selbst.
Dies ist typischerweise schwieriger vom Standpunkt der Herstellung
aus, hat jedoch den Vorteil der Bildung einer widerstandsfähigeren
Verbindung zwischen der Antenne und der Übertragungsleitung.
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Die
Ablationsvorrichtung 100 ist vorzugsweise dünn mit einem
Durchmesser im Bereich von zwischen ungefähr 1,5 mm bis ungefähr 3 mm
und noch bevorzugter ungefähr
2 mm. Diese relativ geringe Durchmessergröße ist insbesondere geeignet
für die Verwendung
in den meisten Körperorganen,
wie beispielsweise dem Herzen, um somit den Punktierungsdurchmesser
und somit das mögliche
Bluten zu minimieren. Es ist jedoch verständlich, dass die vorliegende
Erfindung verwendet werden kann, um andere Organe oder Gewebe zu
ablatieren. Zusätzlich muss
die Ablationsvorrichtung ausreichend biegsam sein, um die normale
Betriebsverwendung zu erreichen, jedoch auch ausreichend starr sein,
um ein Knicken der Leitung während
des Eindringvorgangs der Nadel in das Zielorgan zu verhindern.
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In
einer Ausführungsform
umfasst die Ablationsvorrichtung 100 eine Krümmung 150,
die die Nadel 102 in einen Winkel bezogen auf die Längsachse 108 der Übertragungsleitung 110 setzt.
Wie in 21 dargestellt, ist die Krümmung 150 entlang eines
distalen Abschnitts der Übertragungsleitung
gesetzt. Alternativ kann die Krümmung 150 entlang
eines proximalen Abschnitts der Nadel gesetzt sein, wie in 23 dargestellt.
In beiden Fällen
ist die Krümmung 150 vorgesehen
derart, dass wenn die Nadel 102 in den Körperhohlraum
eingeführt
wird, die Nadel an einer vorbestimmten Position angeordnet ist,
die vorgesehen ist, um im Wesentlichen zu der Form und/oder Winkelposition
der zu ablatierenden Wand zu passen. D. h. dass die Nadel in eine
Richtung auf das für
die Ablation ausgewählte
Gewebe gebogen ist. Beispielsweise kann die Nadel ausgestaltet sein, um
in eine Richtung gebogen zu werden, die die Nadel im Wesentlichen
parallel und nahe dem Gewebe, das ablatiert werden soll, setzt.
Weiterhin ist die Krümmung 150 vorgesehen,
um ausreichend starr zu sein, um ein Knicken der Leitung während des
Eindringvorgangs der Nadel in das Zielorgan zu verhindern.
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In 19 ist
die Ablationsvorrichtung 100 dargestellt mit einem senkrechten
Eindringen durch die Organwand 106. Es wird angenommen,
dass jedoch diese Position nicht immer möglich ist, weil einige Organe
besonders schwer zugänglich
sind und demzufolge kann die Nadel mit unterschiedlichen Winkeln
in die Wand des Organs eingeführt
werden. Demzufolge kann die vorliegende Erfindung so ausgestaltet
sein, dass sie einen Bereich von Winkelkrümmungen vorsieht. Beispielsweise
funktioniert eine Antennenposition mit einem Winkel im Bereich von
zwischen ungefähr
45 Grad bis ungefähr
135 Grad bezogen auf die Längsachse
der Übertragungsleitung
gut. Jedoch wird darauf hingewiesen, dass dies keine Einschränkung ist
und andere Winkel sowie andere Krümmungsausgestaltungen verwendet
werden können.
Beispielsweise kann die Ablationsvorrichtung so gestaltet sein,
dass sie eine Vielzahl von Krümmungen,
gebogenen Krümmungen, geradlinige
Krümmungen,
dreidimensionale Krümmungen
oder eine Form aufweisen kann, die der Form des Gewebes, das ablatiert
werden soll oder der gewünschten
Ablationslinie entspricht.
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Zur
Erleichterung der Diskussion zeigen 25A und 25B unterschiedliche Ausgestaltungen der Ablationsvorrichtung. 25A zeigt eine Nadel 102 in einer spitzen
Winkelposition bezogen auf die Längsachse 110. 25B zeigt die Nadel 102 in einer stumpfen
Winkelposition bezogen auf die Achse 110. Erneut, diese
Winkelpositionen sind wichtige Parameter um sicherzustellen, dass
die Antennenvorrichtung richtig in einer Richtung auf das für die Ablation
ausgewählte
Gewebe positioniert ist.
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Es
wird nunmehr Bezug genommen auf 26, in
der eine alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, in der die Ablationsvorrichtung 100 einen
Handgriff 160 umfasst, der eine Greifoberfläche aufweist,
zur Betätigung
der Nadel 102 durch die Organwand. Der Handgriff 160 ist
ausgestaltet zur Aufnahme von chirurgischen Werkzeugen, wie beispielsweise
Zangen (nicht dargestellt). Auf diese Weise kann die Nadel 102 in
dem Organ positioniert werden durch Halten des Handgriffs 160 mit
Zange und Betätigung
der Zange derart, dass die Nadel 102 durch die Organwand
hindurchdringt. Danach kann die Zange verwendet werden, um die Nadel 102 in
der Nähe
des für
die Ablation ausgewählten
Gewebes zu positionieren. Der Handgriff 160 ist auf der Übertragungsleitung 108 angeordnet
mit einer vorbestimmten Distanz X, weg von dem Krümmungsabschnitt 150 der
Vorrichtung 100. Die vorbestimmte Distanz X ist vorgesehen,
um den Handgriff 160 in unmittelbare Nähe zu der Nadel 102 und
außerhalb
der Außenwand
des Organs zu setzen, wenn die Nadel 102 in dem Organ positioniert ist.
Beispielsweise funktioniert bei Herzanwendungen eine Distanz zwischen
ungefähr
1 cm und ungefähr
3 cm gut. Darüber
hinaus funktioniert ein Handgriff, der aus einem Polymer gebildet
ist, der eine Breite zwischen ungefähr 5 mm und ungefähr 10 mm, eine
Länge zwischen
ungefähr
2 mm und ungefähr
5 mm und eine Höhe
zwischen ungefähr
5 mm und ungefähr
10 mm aufweist, gut. Obwohl der Handgriff in rechteckiger Form dargestellt
ist, wird darauf hingewiesen, dass dies keine Einschränkung ist,
und dass der Handgriff mit einer Mehrzahl von verschiedenen Formen
vorgesehen sein kann.
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In
einer Implementierung ist der Handgriff vorgesehen, um eine zusätzliche
Stütze
(Starrheit und Robustheit) an der Verbindung zwischen der Antenne
und dem inneren Leiter der Übertragungsleitung
zu schaffen. In einer anderen Implementierung ist der Handgriff
vorgesehen, um eine Impedanzanpassungsvorrichtung einzuschließen, die
zwischen der Antenne und dem inneren Leiter angeordnet ist. Weiterhin
kann in einer Weise, analog zu dem Klemmabschnitt (13)
der oben beschrieben ist, der Handgriff vorgesehen sein, um gleitend
mit der Übertragungsleitung
verbunden zu sein, derart, dass der Handgriff verwendet werden kann,
um die Wand des Organs zwischen der gebogenen Nadel und Handgriff
zu klemmen. Zusätzlich
kann eine Dichtung zwischen dem Handgriff und der äußeren Wand
des Organs vorgesehen sein, um den Punktierungsort abzudichten.
In einer anderen Implementierung kann der Handgriff einen Ballon
umfassen, zum Andruck-Kontakt zwischen dem Handgriff und der gebogenen
Antenne.
-
Es
wird nunmehr Bezug genommen auf die 27A–27C, in denen eine alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, in der die Ablationsvorrichtung 100 einen
Grundebene-Streifen 170 zur Kopplung von elektromagnetischer
Energie durch die Organwand 106 umfasst. Die Grundebene 170 schafft
eine metallische Oberfläche,
die das elektrische Feld anzieht, das von der Antenne 130 erzeugt
wird, und demzufolge wird ein intensiveres elektromagnetisches Feld 180 zwischen der
Antenne 130 und Grundebene 170 erzeugt. Daraus
ergibt sich, dass ein effizienteres, besser gesteuertes und konzentrierteres
elektrisches Feld verwendet werden kann, um das Zielgewebe zu ablatieren. Zusätzlich wird
weniger Energie von der Energiequelle benötigt, aufgrund der effizienteren
Ausnützung
der Energie.
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In
dieser Ausführungsform
ist die Grundebene 170 elektrisch mit dem äußeren Leiter 136 der Übertragungsleitung 108 verbunden.
Die Grundebene 170 ist allgemein an der Übertragungsleitung 108 unter
einer vorbestimmten Distanz Y weg von der Antenne 130 der
Nadel 102 angeordnet. Die vorbestimmte Distanz Y ist vorgesehen,
um die Grundebene in die Nähe
der Nadel 102 außerhalb
der Außenwand
des Organs 106 zu setzen, wenn die Nadel 102 in
dem Organ 106 angeordnet wird. Beispielsweise funktioniert
bei Herzanwendungen eine Distanz zwischen ungefähr 1 mm und ungefähr 15 mm
gut.
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Zusätzlich muss
die Grundebene 170 ausreichend biegsam sein, um die Nadelhandhabung,
die normale Betriebsverwendung und Lagerung davon zu ermöglichen,
jedoch auch ausreichend starr sein, um ein Knicken oder Krümmen in
der Grundebene zu vermeiden, wenn die Nadel in der Organhöhle positioniert
wird. Die Grundebene 170 kann aus einer metallischen Folie
gebildet sein. Beispielsweise funktioniert Silber, nicht rostender
Stahl oder Gold gut. Die Grundebene 170 kann auch aus einem
flexiblen dielektrischen Substrat oder mehrerer metallischer Oberflächen gebildet
sein. Beispielsweise funktionieren KaptonTM-
oder TeflonTM-Substrate gut. Weiterhin kann die Dicke
der Grundebene 170 zu einem gewissen Grad variieren, basierend
auf der besonderen Anwendung der Ablationsvorrichtung und dem Typ des
gewählten
Materials. Beispielsweise funktioniert eine Streifendicke zwischen
ungefähr
0,005 Zoll bis ungefähr
0,040 Zoll gut. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke
des Streifens der Grundebene ungefähr 0,010 Zoll. Weiterhin kann
die Verbindung zwischen der Grundebene 170 und dem äußeren Leiter 136 in
jeglicher geeigneter Weise erzeugt werden, wie beispielsweise Löten, Hartlöten, Ultraschallschweißen oder
Klebebinden.
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Obwohl
die Grundebene als ein Streifen gezeigt und beschrieben ist, wird
darauf hingewiesen, dass dies keine Einschränkung ist, und dass die Grundebene
in ihrer Form variieren kann, entsprechend den speziellen Anforderungen
einer jeden Vorrichtung. Beispielsweise funktioniert ein Metalldraht gebildet
aus Silber mit einem Durchmesser zwischen ungefähr 1 mm und ungefähr 2 mm
gut. Zusätzlich funktioniert
eine Platte, gebildet aus Silber mit einer Dicke zwischen ungefähr 0,005
Zoll und ungefähr 0,040
Zoll und einer Breite zwischen ungefähr 2 mm und ungefähr 5 mm
gut.
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Darüber hinaus
ist die Grundebene allgemein so ausgestaltet, dass sie parallel
zu der Winkelposition der Nadel 102 ist. Beispielsweise,
wenn die Nadel so ausgestaltet ist, dass sie einen Winkel von ungefähr 60 Grad
bezüglich
der Achse der Übertragungsleitung
aufweist, dann kann die Grundebene ausgestaltet sein, dass sie einen
Winkel von ungefähr
60 Grad relativ zur Achse der Übertragungsleitung
aufweist. Auf diese Weise können
die Antenne und die Grundebene die Energie gleichmäßiger koppeln.
Alternativ kann die Grundebene so geformt sein, dass sie der Form
der Außenwand
angepasst ist. Noch weiterhin weist die Grundebene allgemein eine
Länge auf,
die im Wesentlichen gleich der Länge der
Antenne 130 ist. Beispielsweise funktioniert eine Grundebenenlänge zwischen
ungefähr
20 mm und ungefähr
50 mm gut. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Länge sich
gemäß der spezifischen
Anforderungen einer jeden Ablationsvorrichtung ändern kann. Die Grundebene
ist auch vorgesehen, um im Wesentlichen mit dem gekrümmten Abschnitt
der Nadel 102 ausgerichtet (in derselben Ebene) zu sein.
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Alternativ
ist die Grundebene in einer Implementierung vorgesehen, um Teil
des Handgriffs zu sein. In einer anderen Implementierung ist die
Elektrode beweglich mit der Übertragungsleitung
gekoppelt. Beispielsweise kann die Grundebene schwenkbar oder gleitbar
mit der Übertragungsleitung
gekoppelt sein. In einer anderen Implementierung ist die Grundebene
unter Vorspannung, um das Gewebe zu berühren.
-
Ein
Verfahren zur Verwendung der beschriebenen Nadelablationsvorrichtung
in Behandlung eines Organs wird nunmehr beschrieben. Das Verfahren
umfasst das Vorsehen einer chirurgischen Vorrichtung 100 mit
einer Nadel 102, die mit einer Übertragungsleitung 108 gekoppelt
ist. Die Übertragungsleitung 108 ist
vorgesehen, einen Abschnitt aufzuweisen, mit einer Längsachse 110 und
einem proximalen Ende 120, das mit einer elektromagnetischen
Energiequelle verbunden ist. Beispielsweise funktioniert eine Mikrowellenenergiequelle,
die Energie in dem Mikrowellenfrequenzbereich erzeugt, gut. Weiterhin umfasst
die Nadel 102 ein distales Ende 104, das geeignet
ist, durch die Wand eines Organs 106 einzudringen und weist
eine Antenne 130 zum Erzeugen eines Mikrowellenfeldes auf.
Beispielsweise kann das Organ das menschliche Herz sein und die
Wand kann das Myokard des Herzens sein. Die Antenne 130 ist
auch vorgesehen, um in einer winkeligen Position bezogen auf die
Längsachse 110 der Übertragungsleitung 108 zu
sein. Beispielsweise kann die Nadel oder die Übertragungsleitung vorgeformt
oder gekrümmt
sein, mit einer vorbestimmten Winkelposition.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst das Verfahren das Einführen der chirurgischen Vorrichtung 100 in
den Körperhohlraum.
Dies kann durch Eindringen in den Körper oder durch eine Zugangsvorrichtung,
die in den Körper
eingeführt
ist, erfolgen. Beispielsweise kann in den meisten Herzanwendungen
das Einführen
durch den Thoraxbereich des Körpers
oder durch die geöffnete
Brust erfolgen. Das Verfahren umfasst weiterhin das Durchdringen
einer Wand des Organs 106 mit dem distalen Ende 104 der Nadel 102 und
Einführen
der Nadel 102 durch die Wand des Organs 106 und
in die Innenkammer davon. Beispielsweise kann das chirurgische Werkzeug 100 in
den linken Vorhof, den rechten Vorhof, die rechte Herzkammer oder
die linke Herzkammer des Herzens eingeführt werden. Weiterhin kann
vor dem Eindringen eine "Purse
string"-Wunde der
Herzwand in der Nähe
des Zielbereichs für
das Eindringen vorgesehen werden, um eine Spannung während des Eindringens
zu schaffen. "Purse
string"-Wunden sind wohl
bekannt im Stand der Technik und zur Vermeidung von Längen werden
sie nicht weiter im Detail beschrieben.
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Das
Verfahren umfasst auch das Positionieren der Nadel 102 in
eine Kammer des Organs 106 derart, dass die Antenne 130 sich
im Wesentlichen der Form und/oder der Winkelposition der zu ablatierenden
Wand anpasst. Beispielsweise kann die Position die Antenne im Wesentlichen
parallel zur inneren Oberfläche
der durchdrungenen Wand und in die Nähe des Zielgewebes setzen.
Darüber
hinaus umfasst das Verfahren das Erzeugen eines Mikrowellenfeldes
an der Antenne, das ausreichend stark ist, um eine Gewebeablösung innerhalb
des erzeugten Mikrowellenfeldes hervorzurufen.
-
Obwohl
nur einige wenige Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, sollte
es verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen
spezifischen Formen verkörpert
werden kann, ohne von dem Geist und dem Schutzumfang der Erfindung
abzuweichen. Insbesondere wurde die Erfindung beschrieben im Umfang
einer Mikrowellenablationsvorrichtung für Herzanwendungen. Es wird
jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung für eine große Vielzahl
von alternativen Anwendungen ebenso verwendet werden kann. Beispielsweise
kann die vorliegende Erfindung in den meisten Verfahren bezüglich der
Ablation von inneren biologischen Geweben und genauer der Ablation
von Organen mit Hohlräumen, wie
beispielsweise dem Herzen, dem Bauch, dem Darm und dergleichen angewendet
werden. Darüber hinaus,
obwohl die beschriebene Vorrichtung extrem gut für Mikrowellenanwendungen funktioniert,
kann sie verwendet werden, um elektromagnetische Energien mit anderen
Frequenzen, beispielsweise Hochfrequenzen zu übertragen. Zusätzlich wird
angenommen, dass die vorliegende Erfindung mit anderen geeigneten
Ablationsenergiequellen ausgeführt
werden kann. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung mit elektrischem
Strom, Ultraschall, elektrischen Pulsen, Cryothermie, Lasern und
dergleichen ausgeführt
werden. In derartigen Ausgestaltungen kann das Ablationselement
eine oder mehrere metallische Elektroden, ein Laserverstärker, ein
Cryogenverstärker,
ein Ultraschallverstärker
sein, während
das Übertragungselement
ein metallischer Draht, eine optische Faser oder ein Rohr sein kann,
das Kühlflüssigkeit
trägt.
-
Weiterhin
gibt es, während
die Erfindung in verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, Änderungen,
Permutationen und Äquivalente,
die in den Umfang dieser Erfindung fallen. Beispielsweise kann die
Ablationsvorrichtung auch eine Reihe von Erfassungselektroden aufweisen,
um elektrophysiologische Signale von dem Herzgewebe zu erfassen.
Derartige Elektroden können
verwendet werden, um den entsprechenden Bereich des Herzens abzutasten,
vor oder nach dem Ablationsvorgang. Die Elektroden können auch
verwendet werden, die Bedingung und/oder die Art und Weise des Ablationsverfahrens
aufzuzeichnen. Die Elektroden können
entlang der Antennenvorrichtung in dem Antennenbereich, entlang
der Übertragungsleitung,
oder entlang des Klemmfingers angeordnet sein. Die Elektrodenbänder können optional
in eine Mehrzahl von elektrisch isolierten Elektrodensegmenten aufgeteilt
sein. Die von den Elektroden erhaltene Information wird über Elektrodendrähte zu einer externen
Elektronik übertragen,
wie beispielsweise einer EP Signalaufzeichnungsvorrichtung. Ein
Filtern des Signals kann, wenn notwendig, vorgenommen werden. In
alternativen Ausführungsformen
können einige
der externen Elektroniken in die Energiezuführung integriert werden und/oder
die Energiezuführung
kann die Information, die von den Elektroden erhalten wurde, in
seinem Steuerschema verwenden.
-
Zusätzlich kann
die Ablationsvorrichtung auch eine Reihe von Thermometerelementen
umfassen, zum Messen der Temperatur des Gewebes. Die Thermometerelemente
können
die Form von Thermokopplungsdrähten,
faseroptischen Sensorkabeln oder jegliche andere Thermometervorrichtungen
aufweisen. Die Thermometerelemente können entlang der Antennenvorrichtung,
entlang der Übertragungsleitung,
oder entlang des Klemmfingers angeordnet sein.
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Darüber hinaus,
obwohl die Grundebene dargestellt und beschrieben wurde als direkt
mit dem äußeren Leiter
der Übertragungsleitung
verbunden, kann sie indirekt geerdet werden durch einen äußeren Leiter.
Diese Art von Anordnung erzeugt auch ein dichteres elektromagnetisches
Feld, aber nicht in demselben Grad als die direkt verbundene Grundebene.
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Weiterhin
wird auch ausgeführt,
dass die Ablationsvorrichtung weit verändert werden kann, ohne von
dem Umfang dieser Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können Ballone
an dem inneren oder äußeren Eindringen
des Organs positioniert werden, um die Punktierungsstelle abzudichten.
Zusätzlich kann
die Ablationsvor richtung ein chemisches Zuführsystem umfassen, um chemische
Zusatzstoffe in das durchdrungene Gewebe einzuspritzen. Noch weiter
können "Purse string"-Wunden verwendet werden,
um zu helfen, die Punktierungsstelle des Organs abzudichten. Es
wird auch darauf hingewiesen, dass es eine Vielzahl von Wegen gibt,
die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung zu implementieren
bzw. auszuführen.
Es ist demzufolge beabsichtigt, dass die nachfolgenden Ansprüche so interpretiert
werden, dass sie alle Abänderungen, Permutationen
und Äquivalente
umfassen als in den wahren Umfang der vorliegenden Erfindung fallend.