DE69704363T2 - Instrument zur unterbrechung von leitungsbahnen im herzen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Instrument gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Instrument ist aus der US-A- 5 605 539 bekannt.
• Das dort beschriebene Instrument ist ein selbsteinführender Katheter, welcher einen im wesentlichen starren länglichen Schaft mit einer Elektrode am Ende desselben aufweist und der für das Durchdringen von Gewebe, beispielsweise der Abdominaewand, durch die Elektrode und das Eindringen in eine Körperstruktur zum Einführen eines Fluids, wie z. B. einer Kontrastflüssigkeit, verwendet werden kann.
• Die Erfindung zielt darauf ab, ein Instrument der beschriebenen Art anzugeben, das dafür eingesetzt werden kann, alle Arten von Herzrhythmusstörungen, und insbesondere chronisches und paroxysmales atriales Flimmern, die gegenwärtig durch chirurgische Eingriffe behandelt werden, zu behandeln.
• Ein bekanntes medizinisches Verfahren (MAZE) wurde entwickelt, um atriales Flimmern dauerhaft zu eliminieren. In diesem Verfahren werden mit einem Skalpell Einschnitte in die Wände der Herzvorhöfe gemacht, um durch die so gebildete Unterbrechung der Gewebekontinuität elektrische Impulsleitung in eine Richtung quer zu den Einschnitten zu blockieren. Als Ergebnis der nachfolgenden Vernarbung erhalten die elektrischen Blockierungen einen dauerhaften Charakter.
• Diese bekannte Technik wird aufgrund der Komplexität der Operation bislang weltweit nur zu einem begrenzten Ausmaß durchgeführt. Das vergrößerte Risiko hängt insbesondere mit der Dauer der Operation und der Art, in der die Operation durchzuführen ist, zusammen.
• Die Dauer der Operation und insbesondere die Zeit der Querverklemmung (x-Verklemmung) ist so lange, daß ein großes Risiko der Beschädigung des Herzmuskels besteht.
• Die Zeit der Querverklemmung, die für das MAZE-Verfahren allein benötigt wird, beträgt gegenwärtig im Durchschnitt noch 68 Minuten (Bereich 50 bis 102 Minuten), und die auf der Herz-Lungen-Maschine benötigte Zeit beträgt im Durchschnitt 182 Minuten (Bereich 130 bis 256 Minuten). Für weitere Daten sei auf Atrial Fibrillations: Mechanisms and Therapeutic Strategies, Futura Publishing Co. Inc. Armonk, N. Y., 1994; J. L. Cox: Surgical Interruption of Atrial Reentry as a Cure for Atrial Fibrillation, verwiesen. Die Art, in der die Operation mit dem Skalpell durchgeführt wird, erzeugt ein erhöhtes Risiko für Undichtigkeiten in der Gefäßnaht und anschließendes Bluten aufgrund der großen Anzahl und der Lage der beteiligten Gefäßnähte.
• Erfindungsgemäß wird ein Instrument der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art angegeben, welches die Merkmale aufweist, die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs beschrieben sind.
• Wie dies später erörtert werden wird, wird während der Durchführung der Operation die Elektrode am Ende des Tastkopfs in Kontakt mit der zu behandelnden atrialen Wand gebracht und wird entlang derselben linear bewegt. Bei Erregung der Elektrode mit RF-Energie tritt ein dielektrisches (RF-)Erwärmen des Wandgewebes auf. Die RF-Behandlung erzeugt eine Veränderung in der Zellenstruktur der atrialen Wand, mit dem Ergebnis, daß die elektrische Impulsleitung in einer Richtung quer zur transmuralen Läsion blockiert wird.
• Um gut damit arbeiten zu können, muß der Tastkopf relativ starr sein, so daß die Elektrode genau auf der atrialen Wand positioniert und dieselbe entlang bewegt werden kann. Während der Operation tritt keine Auflösung des Gewebes der atrialen Wand auf, und es besteht kein Risiko einer nachfolgenden Blutung. Die Operation kann wie gewünscht auf der Außenseite oder der Innenseite des Atriums ausgeführt werden.
• Verfahren des RF-Erhitzens oder dielektrischen Erhitzens basieren auf der Verwendung von Wärme, die in Materialien erzeugt wird, welche relativ schlechte elektrische Leiter sind, wenn sie in hochfrequenten elektromagnetischen Feldern angeordnet werden. Die Wärme wird als Ergebnis dielektrischer Verluste erzeugt, die in einem Material auftreten, welches sich zwischen Metallelektroden befindet, die einen Kondensator bilden, welcher mit einem Hochfrequenz-(RF-)Generator verbunden ist. Ein solches Erhitzen ist sehr einheitlich und deshalb äußerst geeignet zur Verwendung des erfindungsgemäßen Instruments, des Tastkopfes. Während der Verwendung des Tastkopfes wird eine der Kondensator-"Platten" von der Elektrode am Ende des Tastkopfes gebildet, während die andere "Platte" eine Gegenelektrode ist, die beispielsweise auf dem Rücken des Patienten aufgebracht ist. Wenn die letztere Elektrode angeordnet wird, ist es vorzuziehen, ein Kontaktgel zu verwenden, das eleka risch leitfähig ist. Natürlich kann die Gegenelektrode auch auf der Außenseite der atrialen Wand des Herzens angeordnet werden, beispielsweise, wenn die Elektrode des Tastkopfes in Kontakt mit der Innenseite der Wand gebracht wird.
• In Verbindung mit der Erfindung wird Bezug auf die WO 95/03742 genommen, die einen Katheter offenbart, welcher am distalen Ende eine Metallelektrode aufweist, durch die eine Gewebeabtragung, auch als Ablation bekannt, ausgeführt werden kann.
• Ein solcher Katheter hat typischerweise eine Länge von etwa 1 m, einen Durchmesser von etwa 2 mm, und weist eine Elektrode von etwa 2 mm Durchmesser auf, und seine geringe Dicke macht ihn sehr flexibel, so daß er ohne jegliche Probleme einem Blutgefäß folgen kann. Dieser Katheter ist für eine lokale punktuelle Ablation geeignet. Ein solcher Katheter ist nicht zur Verwendung als Tastkopf zum Ausführen streifenförmiger transmuraler Einschnitte in einer atrialen Wand geeignet. Es wird auch auf die WO 95/19148 Bezug genommen, die einen Katheter beschreibt, welcher zum Verschließen einer Vene verwendet wird. Ein solcher Katheter kann nicht zum Ausführen eines transmuralen Schnittes in einer Atriumswand des Herzens während einer Operation am offenen Herzen verwendet werden. Die WO 95/17222 offenbart einen Katheter, der nach perkutanem Einschub in den Körper einen Einschnitt in der Atriumswand des Herzens ausführen kann. Zu diesem Zweck wird eine längliche zylindrische Elektrode, die Teil des Katheters ist, gegen die betroffene Wand angeordnet. Der gewünschte Einschnitt wird mit der Elektrode in stationärer Position ausgeführt. Dieses Instrument kann nicht bei Operationen am offenen Herzen verwendet werden.
• Bei dem erfindungsgemäßen Instrument ist, wie bereits erwähnt, ein Temperaturaufzeichner in der Nähe des Endes des Tastkopfes vorhanden, welcher Temperaturaufzeichner, indem er in einem Rückkopplungssystem mit der RF-Energiequelle steht, die Temperatur des Endes des Tastkopfes auf einen vorgegebenen Wert regulieren kann.
• Durch Einspeisung der RF-Energie wird die Temperatur des Endes des Tastkopfes im allgemeinen ansteigen. Die Rückkopplung mit der RF-Energieduelle ermöglicht es, zu gewährleisten, daß die Temperatur des Endes nicht einen vorgegebenen Wert übersteigt.
• Beim Einsatz von RF-Energie ist es äußerst wichtig, daß so wenig elektrische Blockierungen wie möglich im Körperabschnitt zwischen dem Ende des Tastkopfes und der Gegenelektrode auf der Außenseite des Körpers vorhanden sind. Im Hinblick darauf weist der Tastkopf Mittel zum Zuführen einer physiologisch verträglichen Flüssigkeit zum Ende desselben auf. Eine Flüssigkeit wird in der Nähe der Elektrode des Tastkopfes mit einer Leitung zugeführt, die Teil des Tastkopfes ist. Die Funktion der Flüssigkeit ist es, einerseits die Elektrode zu kühlen und andererseits das Auftreten von elektrisch isolierenden Luftspalten zu verhindern, die die Effizienz der RF-Wirkung negativ beeinflussen.
• Die Flüssigkeit hat im allgemeinen vorzugsweise eine gewisse elektrische Leitfähigkeit und ist vorzugsweise eine physiologische Salzlösung.
• In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Instrument zwischen dem Handgriff des Tastkopfes und dem Schaft Einlaßmittel zum Einführen der physiologisch verträglichen Flüssigkeit auf, welche innerhalb des Schafts elektrisch isoliert von den im Schaft vorhandenen Verbindungs- und Leitungsmitteln bleibt, wohingegen er in der Nähe des Endes Ausflußmittel für die physiologisch verträgliche Flüssigkeit aufweist.
• Mit dieser Ausführungsform wird gewährleistet, daß der größte RF-Energieeffekt in der Wand des zu behandelnden Atriums konzentriert wird, wobei die gewünschte transmurale Läsion gebildet wird.
• An der Seite des Handgriffs, die von dem Ende des Tastkopfes weg gerichtet ist, weisen die Leitungs- und Verbindungsmittel des Tastkopfes erfindungsgemäß ein mit ihm verbundenes Verbindungsstück mit Kontaktmitteln für die Verbindung der Elektrode mit dem Ende des Tastkopfes und des in ihm vorhandenen Temperaturaufzeichners mit der RF-Energiequelle auf.
• Das Verbindungsstück ist vorzugsweise eine Schnellkupplung, so daß eine leichte Kupplung an die RF-Energiequelle ermöglicht wird.
• Um die Handhabung des erfindungsgemäßen Instruments in Form eines Tastkopfes während einer Operation am offenen Herzen für den operierenden Chirurgen so einfach wie möglich zu machen, weist der Schaft des Tastkopfes vorzugsweise eine intrinsische Krümmung auf, welche geeigneterweise etwa 140º beträgt.
• Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnung erklärt, in der:
• - Fig. 1 eine schematische Darstellung der transmuralen Läsionen zeigt, die mit dem erfindungsgemäßen Instrument gemacht werden können und die elektrische Impulse in Querrichtungen zu den Läsionen blockieren können;
• - Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Instrument in einer ersten Ausführungsform zeigt;
• - Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Instrument in einer zweiten Ausführungsform zeigt.
• Fig. 1 zeigt schematisch in zweidimensionaler Ansicht die zwei Vorkammern eines menschlichen Herzens, wobei die transmuralen Läsionen durch das Bezugszeichen C gekennzeichnet sind, die ungestörten elektrischen Impulse durch A und die blockierten elektrischen Impulse durch B. Die Läsionen C sind ihrer Natur nach Narbengewebe, das nach der Behandlung unter Einsatz des erfindungsgemäßen Tastkopfes gebildet wird.
• Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Tastkopf in einer ersten Ausführungsform und zeigt einen Handgriff 1, ein aktives Netallende 2 als geschlossene Elektrode mit Anzeige der Position eines Temperatursensors 3. Der Schaft des Tastkopfes 5 weist eine Krümmung 4 von etwa 140º auf, und innerhalb des Schafts verlaufen elektrische Drähte 6 zum Erregen des geschlossenen elektrodenartigen Endes 2 und ein Draht 7 zum Verbinden des Temperatursensors, der an der Position des Bezugszeichens 3 angepaßt ist.
• Innerhalb des Handgriffes 1 sind elektrische Schaltmittel 10 (nicht detaillierter gezeigt) zum Ermöglichen einer Verbindung des Tastkopfes mit dem (nicht gezeigten) RF-Generator. Die Bezugszeichen 8 und 9 zeigen auch ein Verbindungsstück an, das es ermöglicht, den Tastkopf mit dem RF-Generator zu koppeln.
• Fig. 3 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tastkopfes, die identisch mit dem Tastkopf von Fig. 2 ist, bei der jedoch das Bezugszeichen 11 ein Y- Verbindungsstück zeigt, das es ermöglicht, physiologisch verträgliche Flüssigkeit über einen Eingang 12 in den Schaft 5 einzuführen, wobei die physiologisch verträgliche Flüssigkeit ohne Kontakt mit dem Leitungsmitteln 6 und 7 durch den Schaft 5 geführt wird. Die physiologisch verträgliche Lösung fließt über den Eingang 12 zu einem inneren Schaft 13 und von dort durch den Schaft 5 zu den Auslaßöffnungen 14, die in der Nähe des Metallendes 2 angeordnet sind. Die physiologisch verträgliche Flüssigkeit ist geeigneterweise eine physiologische Salzlösung, die vom Körper ohne weiteres ertragen wird.
• Die physiologische Salzlösung erreicht einerseits das Kühlen der geschlossenen Elektrode 2 und verringert andererseits den elektrischen Widerstand zwischen der geschlossenen Elektrode des Endes 2 und der Atriumswand. Mit dem in der Figur gezeigten Tastkopf werden äußerst gute und reproduzierbare Ergebnisse erreicht. Die RF-Energiequelle ist typischerweise ein Generator, der eine Leistung von beispielsweise max. 50 Watt bei einer Frequenz von 500 kHz liefern kann. Die gelieferte Energie ist eine Funktion der eingestellten Temperatur und des Gewebekontakts der Elektrode, die das Ende des Tastkopfes bildet. Die gewünschte Temperatur kann am Generator eingestellt werden und liegt im allgemeinen im Bereich von 50 bis 70ºC. Wenn höhere Temperaturen als der gegebene Bereich erlaubt werden, tritt ein Verbrennen des Gewebes auf (Koagulation), mit dem Ergebnis, daß eine Isolationsschicht gebildet wird. Die Schicht erschwert jede weitere Wirkung der RF- Energie, mit dem Ergebnis, daß das darunterliegende Gewebe nicht vollständig, wenn überhaupt, behandelt wird.
• Das Ende 2 des Tastkopfes weist geeigneterweise Platin auf und hat typischerweise eine zylindrische Form mit einem Durchmesser von 4 mm. Der Durchmesser kann im allgemeinen zwischen 3 und 6 mm liegen.
• Die Gesamtlänge des Tastkopfes ohne Verbindungsmittel beträgt typischerweise etwa 35 cm, wobei der Handgriff etwa 20 cm lang ist, der Schaft etwa 10 cm und das Ende etwa 2 cm. Im allgemeinen liegt die Länge des Schaftes S zwischen 8 und 15 cm, und der Schaft weist einen Durchmesser zwischen 3 und 6 mm auf und ist aus einem physiologisch verträglichen Kunststoff hergestellt. Geeignete Kunststoffe sind Nylon 66, Polypropylen und Polyethylen hoher Dichte.

Claims (4)

1. Instrument zum Führen von RF-Energie an ein Körpergewebe, wobei das Instrument ein Tastkopf mit einem Handgriff (2) ist, mit einem Ende in der Vorm einer geschlossenen Elektrode (2), einem Schaft (5) zwischen dem Handgriff (5) und der Elektrode (2), wobei der Schaft (5) starrer ist als ein Katheter, der dafür ausgelegt ist, einem Blutgefäß zu folgen, mit Verbindungs- und Leitungsmitteln (c, 7) zum Verbinden der Elektrode (2) mit einer RT-Energiequelle, wobei Mittel (12, 14) vorhanden sind, die Teil des Tastkopfes sind, um der Elektrode (2) eine physiologisch verträgliche Flüssigkeit zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument dafür ausgelegt ist, bei einer Operation am offenen Herzen mindestens eine streifenförmige transmurale leitungsblockierende Läsion in eine oder mehrere Wände des Vorhofs des Herzens zu machen, wobei es ermöglicht wird, beim Halten des Handgriffs (5) die Elektrode (2) genau auf der zu behandelnden Vorhofwand (den Vorhofwänden) zu positionieren und entlang derselben zu bewegen, wozu in der Elektrode (2) ein Temperaturaufzeichner (3) vorhanden ist, der, indem er in einem Rückkoppelsystem mit der RF-Energiequelle arbeitet, die Temperatur der Elektrode (2) auf einen vorgegebenen Wert regulieren kann.

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (5) zur leichten Handhabung eine intrinsische Krümmung (4) aufweist.

3. Instrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung (4) etwa 140º beträgt.

4. Instrument nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Schafts (5) zwischen 8 und 15 cm liegt, wobei der Schaft einen Durchmesser zwischen 3 und 6 mm aufweis und aus einem physiologisch verträglichen Kunststoff gemacht ist.