DE69727488T2

DE69727488T2 - Vorrichtung für kontrollierte longitudinalbewegung eines operativen elementes in einem katheter

Info

Publication number: DE69727488T2
Application number: DE69727488T
Authority: DE
Inventors: H. John REAM
Original assignee: Boston Scientific Corp
Current assignee: Boston Scientific Corp
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2017-09-25
Also published as: US5827313A; CA2266728A1; DE69727488D1; JP2001513659A; EP1397996B1; EP1397996A3; EP1397996A2; EP0935443A1; WO1998012968A1; DE69738244D1; EP0935443B1; DE69738244T2; CA2266728C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Kathetersysteme. Insbesondere ist eine Längsbewegungseinrichtung vorgesehen, welche in einem Patienten die gesteuerte Längsbewegung einer Katheter-beförderten operativen Einrichtung erlaubt, wie z. B. eines drehbaren Ultraschallwandlers, einer optischen Faser oder eines Arterienresektionsschneiders.
Arteriosklerose, auch bekannt als Arterienverkalkung, ist ein häufiges menschliches Leiden, welches aus der Ablagerung von als Atherom oder Plaque bezeichneten fetthaltigen Substanzen an den Wänden von Blutgefäßen herrührt. Solche Ablagerungen kommen sowohl in peripheren Blutgefäßen, welche die Gliedmaßen des Körpers versorgen, als auch den Koronargefäßen vor, welche das Herz versorgen. Wenn sich die Ablagerungen in örtlich begrenzten Bereichen eines Blutgefäßes ansammeln, tritt Stenose oder eine Verengung des Gefäßkanals auf. Der Blutfluss wird eingeschränkt und die Gesundheit der Person ist in ernster Gefahr.
Zahlreiche Methoden zur Verringerung und Entfernung solcher Gefäßablagerungen wurden vorgeschlagen einschließlich der Ballonangioplastie, wo ein mit einem Ballon-Endstück versehener Katheter verwendet wird, um einen Bereich eines Atheroms zu erweitern und anderer Einrichtungen, welche längs oder durch eine Ablagerung gedrückt oder gezogen werden, wie z. B. Arterienresektion, wo eine Klinge oder ein Schneidmesser verwendet wird, um das Atherom abzutrennen und zu entfernen, Funkenspaltreduktion, bei der ein elektrischer Funke durch das Plaque brennt, Laserangioplastie, wo Laserenergie verwendet wird, um wenigstens einen Abschnitt des Atheroms zu entfernen und das Öffnen von Gefäßen durch die Verwendung von Stents.
Zwei Hauptschwierigkeiten bei der Verwendung solcher Einrichtungen sind die Aufrechterhaltung einer konstanten Translationsrate für die Einrichtung und das Erhalten von Bildern von und Informationen über den Bereich des zu behandelnden Blutgefäßes. Verschiedene Abbildungstechniken wurden vorgeschlagen. Katheter, welche eine mechanische Drehung von Ultraschallwandlern zur Abbildung einschließen, sind in den U.S. Patenten Nr. 4,794,931; 5,000,185; 5,049,130; und 5,024,234 offenbart. Diese Katheter scannen in einer Ebene senkrecht zu der Katheterachse. Katheter, welche Phased Array-Abbildungssysteme verwenden, sind in den U.S. Patenten Nr. 4,841,977 und 4,917,097 offenbart. Katheter, welche faseroptische Abbildungskomponenten verwenden, sind auch bekannt.
Übliche Ablagerungen erstrecken sich eine Längsstrecke längs der Länge eines Gefäßes. Um verschiedene Abschnitte der Ablagerung zu betrachten, bewegt ein Arzt üblicherweise einen an einem proximalen Ende des Abbildungskatheters angebrachten Griff entlang des Gefäßes, beispielsweise durch Schieben oder Ziehen des Katheters.
Eine Bilderzeugung unter Verwendung von computerunterstützten Rekonstruktionsalgorithmen ermöglicht es Ärzten, eine Darstellung der inneren intravaskulären Strukturen des Patienten in zwei oder drei Dimensionen (d. h. sogenannte dreidimensionale oder Längsbetrachtungsrekonstruktion) zu betrachten. In diesem Zusammenhang verwenden Bildrekonstruktionsalgorithmen typischerweise Datenmittelungstechniken, welche annehmen, dass die intravaskuläre Struktur zwischen einem benachbarten Paar von Meßwertabtastungen einfach ein Mittelwert von jeder solchen Meßwertabtastung ist. Somit verwenden die Algorithmen graphische "Auffüll"-Techniken, um einen ausgewählten Abschnitt eines untersuchten vaskulären Systems eines Patienten darzustellen. Wenn natürlich Meßwertabtastungen nicht ausreichend eng beabstandet sind, dann können Läsionen und/oder andere Gefäßabnormalien in der Tat unentdeckt bleiben (d. h. da sie zwischen einem Paar von Meßwertabtastungen liegen können und auf diese Weise durch die vorangehend erwähnten Abbildungsrekonstruktionsalgorithmen "maskiert" werden).
Selbst mit dem besten Arzt ist es praktisch unmöglich, von Hand eine ausreichend langsame Konstantratenlängstranslation der Ultraschallabbildungseinrichtung durchzuführen (welche auf diese Weise einen genau bekannten Teilungsabstand zwischen benachbarten Meßwertabtastungen liefert). Zusätzlich muss bei einer manuellen Translation der Arzt die Translationseinrichtung bedienen, während er die herkömmlichen zweidimensionalen Schnittbilder beobachtet. Diese Aufteilung der Aufmerksamkeit des Arztes und die Schwierigkeit, eine ausreichend langsame konstante Translationsrate bereitzustellen, kann dazu führen, dass eine diagnostische Information übersehen wird. Um das Risiko zu minimieren, dass diagnostische Information übersehen wird, ist es notwendig, die Abbildungsabtastzeit zu verlängern, was für den Patienten anstrengend sein kann. In ähnlicher Weise ist es für den Arzt schwierig, die Translationsrate des Arterienresektionskatheters und anderer Eingriffseinrichtungen, welche der Länge nach durch ein Blutgefäß und andere Körperlumen vorgeschoben und zurückgezogen werden, von Hand zu steuern.
Das U.S. Patent Nr. 5,485,846 offenbart einen Ultraschallabbildungswandler, welcher in einen Abschnitt eines vaskulären Systems eines Patienten mit einer genauen konstanten Rate durch die Verwendung eines Längstranslationsaufbaus verschoben werden kann. Der Längstranslationsaufbau bewegt den gesamten Drehantriebsaufbau, um die gewünschte Längsbewegung des Wandlers bereitzustellen. Eine solche Fähigkeit ermöglicht es, eine Reihe von genau getrennten Meßwertabtastungen zu erhalten, wodurch verzerrte und/oder ungenaue Rekonstruktionen des ultraschallabgetasteten Gefäßabschnitts minimiert (wenn nicht eliminiert) werden (d. h. da eine größere Anzahl von dichter beabstandeten Meßwertabtastungen zuverlässig erhalten werden kann). Ebenso kann ein solcher Aufbau in einer "Hände weg"-Weise bedient werden, was es dem Arzt erlaubt, seine oder ihre Aufmerksamkeit vollständig den Echtzeitbildern zu widmen mit der Gewissheit, dass alle Abschnitte des Gefäßes dargestellt werden. Während ein solcher Längstranslationsaufbau gut arbeiten kann, ist er relativ groß, sperrig und schwer; er ist teuer; und er ist umständlich zu montieren, teilweise da der Drehantrieb und die Längstranslationsaufbauten zur Sterilität in separate sterile Abdeckungen (Plastikbeutel) gehüllt sind.
Die vorliegende Erfindung ist eine Kathetereinrichtung gemäß Anspruch 1.
Die vorliegende Erfindung erlaubt eine kontrollierte Längsbewegung eines operativen Elements, wie z. B. eines Ultraschallwandlers, einer optischen Faser, eines Drehschneiders oder dgl., innerhalb einer Katheterummantelung eines Kathetersystems. Sie ist einfach zu montieren und zu verwenden, kann ein leichtes Gewicht besitzen, ist ausreichend einfach in der Konstruktion, um, wenn gewünscht, ein Einwegartikel zu sein, und in dem Fall von operativen Drehelementen beseitigt es die Größe und das Gewicht von Längstranslationsaufbauten, welche entworfen sind, um gesamte Drehantriebsaufbauten zu bewegen.
Die Katethereinrichtung umfasst ein Gehäuse, eine hohle Ummantelung bzw. Hülse mit einem proximalen und einem distalen Ende und ein Verbindungselement (wie z. B. ein Antriebskabel), welches innerhalb der Ummantelung untergebracht ist und ein operatives Element (wie z. B. einen Ultraschallwandler, eine optische Faser oder eine drehbare Schneideinrichtung) an seinem distalen Ende besitzt. Das Gehäuse kann eine Halterung, einen Katheternabenaufbau, eine Motorantriebseinheit zum Drehen eines drehbaren operativen Elements, wie detaillierter unten beschrieben, oder jede andere Komponente umfassen, welche an dem proximalen Ende des Verbindungselements angebracht werden kann. Ein proximales Ende des Verbindungselements ist mit dem Gehäuse gekuppelt, um eine relative Längsbewegung zu verhindern (obwohl eine relative Drehbewegung oft erwünscht ist). Ein Hämostaseventil oder andere Ummantelung-Patient-Verankerung kann verwendet werden, um einen Zwischenabschnitt der Ummantelung an dem Patienten an einem Punkt zu verankern, wo die Ummantelung in den Patienten eintritt.
Eine Operatives-Element-Bewegungseinrichtung ist nahe den proximalen Enden des Verbindungselements und der Ummantelung angekuppelt und wird verwendet, um das operative Element relativ zu der Längsachse der Ummantelung längs zu verschieben. Die Operatives-Element-Bewegungseinrichtung umfasst einen Körper, welcher konfiguriert ist, um fest an dem Gehäuse montierbar und von diesem lösbar zu sein und eine Ummantelungsverankerung, welche an dem Körper beweglich angebracht ist zur Bewegung zwischen ersten und zweiten längsbeabstandeten Positionen relativ zu dem Körper. Die Ummantelungsverankerung kann an der Ummantelung an einer gewählten Position längs der Ummantelung befestigt werden. Die Operatives-Element-Bewegungseinrichtung umfasst auch einen Ummantelungsverankerungsantrieb, welcher die Ummantelungsverankerung zwischen ersten und zweiten Positionen so bewegt, dass sich der Längsabstand zwischen der gewählten Position an der Ummantelung und dem proximalen Ende des Verbindungselements verändert (d. h. zunimmt oder abnimmt). Diese Bewegung bewirkt, dass sich die Längsposition des operativen Elements innerhalb der Ummantelung verändert (d. h. sich proximal oder distal bewegt).
Einer der primären Vorteile der vorliegenden Erfindung resultiert aus der Erkenntnis, dass eine kontrollierte Längsbewegung des Wandlers oder eines anderen operativen Elements innerhalb der Ummantelung erreicht werden kann, ohne das Gehäuse zu bewegen, mit welchem die Ummantelung und das Antriebskabel oder ein anderes Verbindungselement gekuppelt sind. Dies erlaubt es der Operatives-Element-Bewegungseinrichtung der vorliegenden Erfindung, kleiner und leichter als frühere Aufbauten zu sein, welche direkt an dem Gehäuse eines Drehantriebaufbaus angebracht sind, wie oben beschrieben.
Gemäß einer Ausführungsform kann sowohl ein Gehäuse als auch eine Operatives-Element-Bewegungseinrichtung in einer einzigen sterilen Abdeckung (typischerweise ein Plastikbeutel) enthalten sein; daher ist das Aufstellen und Verwenden des Systems um einiges weniger mühsam im Vergleich zu Systemen, wie z. B. dreidimensionalen Abbildungssystemen, bei denen ein Drehantriebsaufbau und ein Linearwandlermodul in separaten sterilen Beuteln enthalten sind. Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Operatives-Element-Bewegungseinrichtung ausreichend einfach und preisgünstig, wodurch sie als eine sterile Einwegkomponente bereitgestellt werden kann, sodass nur der Drehantriebsaufbau in der sterilen Abdeckung angeordnet werden muss.
Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird nur ein Abschnitt der Ummantelung bewegt; der Ummantelungsverankerungsantrieb kann daher viel schwächer sein als es notwendig ist, wenn eine herkömmliche Längstranslationseinrichtung verwendet wird, um einen gesamten Drehantriebsaufbau eines herkömmlichen Ultraschallabbildungssystemslängs zu verschieben. Dies erlaubt es dem Ummantelungsverankerungsantrieb, von einer relativ kleinen Batterie mit Strom versorgt zu werden, sodass die gesamte Operatives-Element-Bewegungseinrichtung unabhängig sein kann und keine separaten Anschlussleitungen oder mechanische Antriebsleitungen benötigt werden.
Eine beispielhafte Ausführungsform offenbart die Verwendung eines drehbaren Ultraschallwandlers als dem operativen Element. Andere Abbildungseinrichtungen könnten als das operative Element verwendet werden, wie z. B.
Phased Array-Ultraschallwandler (wie z. B. jene, die in den U.S. Patenten Nr. 4,841,977 und 4,917,097 offenbart sind), optische Kohärenztomographieeinrichtungen (wie in dem U.S. Patent Nr. 5,321,501 offenbart) und andere faseroptische Visualisierungseinrichtungen. Das operative Element könnte auch eine arbeitausführende Einrichtung, wie z. B. eine Arterienresektions- (siehe U.S. Patent Nr. 4,794,931) oder andere Schneideinrichtung, Laserablationseinrichtungen (siehe U.S. Patent Nr. 5,029,588), RF-Energieablationseinrichtungen und andere Ablationsenergieabgabeeinrichtungen sein.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung offenbar, in welcher die bevorzugte Ausführungsform zusammen mit den beigefügten Zeichnungen dargelegt wurde.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine isometrische Ansicht einer gemäß der Erfindung hergestellten Operatives-Element-Antriebseinrichtung;
2A und 2B sind schematische Querschnittsseitenansichten eines herkömmlichen Ultraschallabbildungssystems;
3A und 3B veranschaulichen schematisch den Betrieb einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine teilweise explodierte isometrische Ansicht der Operatives-Element-Bewegungseinrichtung der 1, welche das Oberteil des Bewegungseinrichtungskörpers zeigt, welcher von dem Rest der Bewegungseinrichtung getrennt ist;
5 ist eine isometrische Explosionsansicht der Operatives-Element-Bewegungseinrichtung der 4 mit Ausnahme des Gehäuseoberteils;
6 ist eine isometrische Ansicht der Operatives-Element-Bewegungseinrichtung der 1 und 4 von der gegenüberliegenden Seite her, um die Öffnung in dem Körper der Operatives-Element-Bewegungseinrichtung zu zeigen;
6A ist eine Ansicht ähnlich der 6, aber mit der in gestrichelten Linien gezeigten Operatives-Element-Bewegungseinrichtung; und
7A und 7B zeigen den Aufbau der 1 samt vergrößerten distalem Ende der Ummantelung, welche den Bogen in der Ummantelung veranschaulichen, der erzeugt wird, wenn die Verankerungsstütze von der proximalen Position der 7A zu der distalen Position der 7B bewegt wird.
8 veranschaulicht einen Phased Array-Ultraschallabbildungskatheter, welcher Teil des Kathetersystems sein kann, das die vorliegende Erfindung umfaßt.
9 veranschaulicht einen optischen Kohärenztomographiekatheter, der Teil des Kathetersystems sein kann, das die vorliegende Erfindung umfaßt.
10 veranschaulicht einen Laserablationskatheter, der Teil des Kathetersystems sein kann, welches die vorliegende Erfindung umfaßt.
11 veranschaulicht einen Arterienresektionskatheter, der Teil des Kathetersystems sein kann.
BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine beispielhafte Ausführungsform eines gemäß der Erfindung hergestellten Kathetersystems umfasst einen Drehantriebsaufbau 4 (1), von dem aus sich eine flexible Ummantelung 6 erstreckt (3A), die ein Verbindungs element, wie z. B. ein Antriebskabel 8 aufnimmt. Der Drehantriebsaufbau 4 kann herkömmlicher Konstruktion sein, wie z. B. der in dem U.S. Patent Nr. 5,485,846 gezeigten oder der, welche von Boston Scientific Corporation aus Natick, Massachusetts als „Automatik Katheter Pullback Device", Katalog Nr. A7015, und „Motor Drive Unit", Katalog Nr. 15018 verkauft wird. Mit Ausnahme des unten Diskutierten ist die spezielle Konstruktion des Drehantriebaufbaus 4 kein Teil dieser Erfindung und wird nicht detailliert behandelt.
Der Drehantriebsaufbau 4 umfasst einen Drehantrieb 10, siehe 3A, welcher mit dem proximalen Ende 12 des Antriebskabels 8 gekuppelt ist, und bewirkt, dass das Antriebskabel 8 um die Längsachse 14 der Ummantelung 6 dreht, wobei der Drehantrieb 10 in einem Gehäuse 16 untergebracht ist. Der Drehantrieb 10 ist mit einer nicht gezeigten Energiequelle außerhalb des Gehäuses 16 gekoppelt. Ein proximales Ende 18 der Ummantelung 6 ist auch im Gehäuse 16 untergebracht und führt durch eine in dem Gehäuse 16 ausgebildete Öffnung 20 hindurch. Bevor die Konstruktion der Operatives-Element-Bewegungseinrichtung 22 beschrieben wird, welche an dem Gehäuse 16 anbringbar und von diesem entfernbar ist, wird eine herkömmliche Art der Bereitstellung einer Längsbewegung für den Wandler 24 an dem distalen Ende 26 des Antriebskabels 8 unter Bezugnahme auf die 2A und 2B erörtert.
2A veranschaulicht einen herkömmlichen Drehantriebsaufbau 4a mit einem Gehäuse 16a, welches einen Drehantrieb 10a aufnimmt. Der Drehantrieb 10a ist mit dem proximalen Ende 12a des Antriebskabels 8a gekuppelt und treibt dieses an, um den Wandler 24a zu drehen, um das gewünschte Bild zu erhalten. Geeignete herkömmliche Signalleitungen sind typischerweise längs des Antriebskabels 8a getragen, sind mit dem Wandler 24a gekoppelt und werden nicht gezeigt oder beschrieben. Um das gewünschte dreidimensionale Bild zu erzeugen, ist der Drehantriebsaufbau 4a an einem Längsantriebsaufbau 28 angebracht. Der Antriebsaufbau 28 umfasst einen Längsantrieb 29, welcher so aufgebaut ist, dass er bewirkt, dass sich der gesamte Drehantriebsaufbau auf der Basis 30 des Antriebsaufbaus 28 längs bewegt, wie in den 2A und 2B gezeigt. Der Längsantriebsaufbau 28 umfasst auch eine Verankerungsstütze 32, welche an einer gewählten Position 34 längs der Ummantelung 6a befestigt ist. Wenn daher der Drehantriebsaufbau 4a in der Richtung des Pfeils 36 längs bewegt wird, wie in 2B gezeigt, wird die Ummantelung 6a in Position gehalten, während das Antriebskabel 8a längs durch die Ummantelung 6a gezogen wird, um den Wandler 24a neu zu positionieren. Wie oben erörtert, ist eines der Probleme bei der Verwendung dieser Art von Anordnung, dass der Längsantriebsaufbau 28 sehr groß, schwer, umständlich zu verwenden und teuer zu erwerben sein kann.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 3A und 3B erörtert, welche eine Operatives-Element-Bewegungseinrichtung 22 in einer schematischen Form zeigen. Die Ummantelung 6 umfasst einen Teleskopabschnitt 37 mit verringertem Durchmesser, welcher an einem Ende in einen Hauptummantelungsabschnitt 39 passt und sich von einem proximalen Endadapter 41 (6A) an dem anderen erstreckt. Solche Katheterkonstruktionen sind im Allgemeinen in dem U.S. Patent Nr. 5,314,408 beschrieben (siehe insbesondere 11A und 11B). Die Wandler-Bewegungseinrichtung 22 umfasst einen Körper 38, welcher lösbar an einer festen Position an dem Gehäuse 16 angebracht ist, und eine Verankerungsstütze 40, welche sich von einer Antriebszahnstange 42 aus erstreckt, welche längs einer von dem Körper 38 ausgebildeten Abstützoberfläche 44 gleitet. Die Verankerungsstütze 40 ist in der offenbarten Ausführungsform konfiguriert, um an dem Hauptummantelungsabschnitt 39 an einem proximalen Ende 45 des Ummantelungsabschnitts 39 befestigt zu sein. Die Wandler-Bewegungseinrichtung 22 umfasst auch einen Ummantelungsverankerungsantrieb 46, welcher in die Antriebszahnstange 42 eingreift und bewirkt, dass sich die Verankerungsstütze 40 in der Richtung des Pfeils 48 der 3B bewegt. Dies bewirkt, dass sich das proximale Ende 45 des Hauptummantelungsabschnitts 39 distal weg von dem proximalen Ende 12 des Antriebskabels 8 und dem proximalen Ende 18 des Teleskopummantelungsabschnitts 37 bewegt (welche innerhalb des Gehäuses 16, das relativ zu der Basis 38 unbeweglich ist, längs fixiert sind). Als ein Ergebnis der distalen Bewegung des Hauptummantelungsabschnitts 39 wird der Teleskopabschnitt 37 weiter freigelegt, wie in 3B gezeigt. Eine solche distale Streckung des Ummantelungsabschnitts 39 bewirkt, dass der Abstand zwischen dem festgelegten proximalen Ende des Antriebskabels 8 und dem Hämostaseventil 50 um die Länge der Bewegung der Verankerungsstütze 40 in einer distalen Richtung (Pfeil 48) zunimmt. Der Wandler 24 bewegt sich daher denselben Abstand in einer proximalen Richtung (Pfeil 52) von der Position der 3A zu der Position der 3B. Durch Vergleich der bekannten Ausführungsform der 2A und 2B mit der Ausführungsform der 3A und 3B ist erkennbar, dass die Wandlerbewegungseinrichtung 22 eine viel schwächere Struktur besitzen kann, da sie nur die Ummantelung 6 bewegen muss, als der Längsantriebsaufbau der 2A und 2B, welcher den gesamten Drehantriebsaufbau 4a bewegen muss.
Die 1, 4, 5, 6 und 6A veranschaulichen eine spezielle Konstruktion der Wandlerbewegungseinrichtung 22. Der Körper 38 (6) der Wandlerbewegungseinrichtung 22 hat ein Oberteil 54 (4), welches über einem Boden 56 des Körpers liegt und an diesem anbringbar ist. Das Oberteil 54 und der Boden 56 sind aneinander typischerweise unter Verwendung von Klebstoffen oder thermischen Schweißtechniken befestigt. Der Boden 56 besitzt eine Erweiterung 58, welche eine Tragfläche 44 definiert, siehe 5, auf welcher die Antriebszahnstange 42 verschieblich abgestützt ist. Das Oberteil 54 umfasst einen angeformten Nasenaufbau 60 mit einem Langspalt oder Schlitz 61; der Aufbau 60 ist so bemessen und konfiguriert, dass er auf den distalen oder Nasenabschnitt 62 des Gehäuses 16 und über den proximalen Endadapter 41 des Ultraschallabbildungssystems 2 schnappt und an diesen befestigt wird (am besten in 6A zu sehen). Daher wird die Konfiguration des Nasenaufbaus 60 sehr von der Konfiguration des Nasenabschnitts 62 des Gehäuses 16 und dem proximalen Endadapter 41 abhängen.
Der in den 3A und 3B schematisch veranschaulichte Ummantelungsverankerungsantrieb 46 umfasst eine Anzahl von Komponenten, welche in den 4 und 5 veranschaulicht sind. Insbesondere umfasst der Antrieb 46 einen Gleichstrommotor 64, welcher von einer Batterie 66 mittels eines Schalters 68 mit Energie versorgt wird. Der Schalter 68 ist an einer Leiterplatte 70 angebracht. Eine LED 72 ist auch an der Leiterplatte 70 angebracht, wobei die LED erleuchtet wird, wenn der Motor 64 läuft. Der Motor 64 besitzt eine Antriebswelle 74, welche mit einem Antriebszahnrad 76 durch ein geeignetes Antriebsgetriebe gekuppelt ist, welches nicht gezeigt ist. Das Antriebsgetriebe könnte ein Satz Zahnräder, ein Riemenantrieb oder anderes geeignetes Antriebsmittel sein. Das Antriebszahnrad 76 ist durch eine Kupplung 78 an der Antriebszahnstange 42 gehalten. Die Kupplung 78 hilft sicherzustellen, dass der Motor 64 nicht das Antriebskabel 8 mit einer Kraft antreibt, welche ausreicht, um den Patienten zu verletzen oder die Systemkomponenten zu beschädigen. Das Oberteil 54 besitzt ein Paar Öffnungen 80, 82, welche mit dem Schalter 64 und der LED 72 fluchten. Der Schalter 68 und die LED 72 sind so positioniert, dass der Schalter 68 und die LED 72 jeweils eine kurze Strecke durch die Öffnungen 80, 82 hindurchgehen. In manchen Situationen mag es erwünscht sein, den Zugang zum Schalter 68 zu beschränken; ein Weg, dies zu erreichen, ist es, den Schalter 68 so zu dimensionieren, dass er durch die Öffnung 80 zugänglich ist, aber sich nicht durch die Öffnung hindurch erstreckt. Dieses alternative Design würde dabei helfen, eine versehentliche Betätigung des Antriebs 46 zu verhindern, da der Schalter 68 nur unter Verwendung eines Instruments oder eines Werkzeugs, wie z. B. dem Ende eines Kugelschreibers, gedrückt werden könnte.
Im Gebrauch führt der Arzt das distale Ende 86 (1, 3A und 3B) der Ummantelung 6 üblicherweise unter Verwendung eines Führungsdrahts (nicht gezeigt) zusammen mit dem Antriebskabel 8 zu der gewünschten Position in dem Patienten, typischerweise unter Verwendung herkömmlicher Fluoroskoptechniken. Eines oder beide der distalen Enden 26, 86 umfassen typischer weise strahlungsundurchlässige Markierungen für diesen Zweck. Die 1, 7A und 7B zeigen ein strahlungsundurchlässiges Band 88 an dem distalen Ende 86 der Ummantelung 6. Einmal in Position, wird das proximale Ende 12 des Antriebskabels 8 mit dem Drehantrieb 10 gekuppelt und das proximale Ende 18 der Ummantelung 6 wird in dem Gehäuse 16 angeordnet. Das Gehäuse 16 wird dann um jene proximalen Enden befestigt und der Arzt kann den gewünschten Ultraschallscan des Patientengefäßes durch das rotierende Antriebskabel 8 in einer rein drehenden oder einer oszillierenden Weise durchführen, wie es üblich ist. Wenn ein Ultraschallscan gemacht werden soll, während der Wandler 24 längs entlang der Längsachse 14 der Ummantelung 6 gezogen wird, wird die Wandlerbewegungseinrichtung 22 an dem Nasenabschnitt 62 des Gehäuses 16 in einer Schnappsitzanordnung befestigt. Wenn dies erreicht ist, wird die Verankerungsstütze 40 an einem Verankerungsgehäuse 84 befestigt und das Gehäuse 84 wird an dem proximalen Ende 45 des Hauptabschnitts 39 der Ummantelung 6 befestigt. Siehe 3A und 7A. Die Verwendung des Gehäuses 84 hilft zu vermeiden, dass die Ummantelung 6 durch die Verankerungsstütze 40 zusammenfällt oder während des Gebrauchs geknickt wird. Zur selben Zeit, wie der Drehantrieb 10 das Antriebskabel 8 dreht, wird der Schalter 68 gedrückt, um so den Motor 64 zu betätigen und zu bewirken, dass das Antriebszahnrad 76 langsam dreht, was bewirkt, dass sich die Antriebszahnstange 42 in der Richtung des Pfeils 48 bewegt, um so das proximale Ende 45 des Hauptummantelungsabschnitts 39 in der distalen Richtung über den Teleskopummantelungsabschnitt 37 zu schieben. Somit wird der Abstand zwischen der Ummantelungsverankerungsstütze 40 und dem Hämostaseventil 50 verringert und die Ummantelung 6 wird, wie in 7B veranschaulicht, abgelenkt oder "gebogen". Eine solche seitliche Ablenkung der Ummantelung 6 zieht das Verbindungselement (Antriebskabel) 8 proximal aus dem Abschnitt der Ummantelung heraus, welcher durch das Hämostaseventil 50 in dem Gefäß des Patienten verankert ist, um so den Wandler 24 in der Richtung des Pfeils 52 (3B) zu verschieben. Geeignete Ultraschalldaten können gesammelt werden, wenn der Wandler 24 sowohl in Dreh- als auch Längsrichtungen bewegt wird. Die Bewegung des Hauptummantelungsabschnitts 39 kann durch Drücken des Schalters 68 oder durch Lösen der Verankerungsstütze 40 von dem Verankerungsgehäuse 84 angehalten werden. Wenn der Wandler 24 einmal proximal gezogen wurde, wie in 7B gezeigt, kann die Wandlerbewegungseinrichtung 22 verwendet werden, um den Wandler distal vorzuschieben durch Verschieben der Verankerungsstütze 40 in der proximalen Richtung relativ zu dem Körper an der Wandlerbewegungseinrichtung 22.
Um eine Sterilität des Verfahrens sicherzustellen, wird eine sterile Abdeckung (typischerweise ein Plastikbeutel) über dem Drehantriebsaufbau 4 und der Wandlerbewegungseinrichtung 22 angeordnet, wobei sich die Ummantelung 6 durch eine Öffnung erstreckt, welche in der sterilen Abdeckung distal von dem Verankerungsstützenadapter 84 ausgebildet ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem separate sterile Abdeckungen sowohl für den Drehantriebsaufbau als auch den Längsantriebsaufbau benötigt werden, muss nur eine einzige sterile Abdeckung bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Wenn die Wandlerbewegungseinrichtung 22 als ein steriler Aufbau bereitgestellt wird, welcher für eine einmalige Verwendung bestimmt ist, wird der Drehantriebsaufbau 4 von der sterilen Abdeckung abgedeckt und die Wandlerbewegungseinrichtung wird über dem verkleideten Aufbau 4 angebracht. Die Wandlerbewegungseinrichtung 22 kann dann nach der Verwendung ausrangiert werden. Der Drehantriebsaufbau 4 kann erneut verwendet werden. Wenn beschlossen wird, eine wiederverwendbare Wandlerbewegungseinrichtung 22 zu verwenden, kann der Drehantriebsaufbau 4 gelegentlich in Verwendung sein; in einem solchen Fall würde die Wandlerbewegungseinrichtung 22 mit einer sterilen Abdeckung abgedeckt und dann an dem Aufbau 4 angebracht werden.
Eine Modifikation und Veränderung kann an der offenbarten Ausführungsform vorgenommen werden, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen definiert ist. Beispielsweise könnten andere Mitnehmer als das Antriebszahnrad 76 und die Antriebszahnstange 42 verwendet werden, wie z. B. eine Schnecke und ein Schneckengetriebeantrieb, ein Reibriemenantrieb oder ein Zahnriemenantrieb. Die Ummantelung 6 könnte durch andere Verfahren, wie z. B. durch seitliches Ablenken der Ummantelung 6, um einen Bogen oder Kurve in der Ummantelung zu erzeugen, verlängert werden. Anstelle der Verwendung einer Teleskopummantelung 6 könnte das proximale Ende 18 der Ummantelung verschieblich in dem proximalen Endadapter 41 so untergebracht sein, dass das Ausfahren der Verankerungsstütze bewirken würde, dass die Ummantelung 6 sich von dem Adapter 41 ebenfalls in einer teleskopischen Weise ausdehnt. Anstatt eine Batterie 66 zu verwenden, könnte eine externe Energiequelle, wie z. B. die bei dem Drehantriebsaufbau 4 verwendete Energiequelle oder eine separate externe Energiequelle verwendet werden. Die Wandlerbewegungseinrichtung 22 könnte an dem Gehäuse 16 des Drehantriebsaufbaus 4 unter Verwendung von Schraubbefestigungsmitteln, Clips oder anderen Mitteln anbringbar sein. Die Ummantelung 6 ist vorzugsweise durch ein Hämostaseventil 50 verankert; jedoch könnte eine andere Struktur zur Verankerung einer Position längs der Ummantelung relativ zum Patienten, wie z. B. durch die Verwendung einer Klemme, welche sich von dem Operationstisch aus erstreckt, verwendet werden. Der Körper 38 könnte so rekonfiguriert werden, dass die Erweiterung 58 eliminiert wird; die Antriebszahnstange 42 würde dann in einer freitragenden Weise durch die unter dem Nasenaufbau 60 angeordnete Struktur abgestützt werden.
Eine Anzahl anderer spezieller Katheterkonstruktionen können an Stelle des oben beschriebenen Ultraschallabbildungskatheter eingesetzt werden, z. B. praktisch jeder Katheter, welcher eine äußere Ummantelung und ein inneres Element besitzt, das eine axiale Translation innerhalb der Ummantelung verlangt. Spezielle Beispiele solcher anderer Katheter umfassen Phased Array-Ultraschallabbildungskatheter 100, wie in 8 gezeigt. Der Phased Array- Katheter besitzt eine äußere Ummantelung 102 und ein inneres Verbindungselement 104, welches ein operatives Element trägt, das eine Mehrzahl von diskreten Ultraschallwandlerelementen 106 nahe seinem distalen Ende umfasst. Die Konstruktion solcher Katheter ist gut bekannt und in einer Anzahl von Patenten einschließlich des U.S. Patents Nr. 4,841,977 beschrieben. Der Katheter 100 kann mit der Operatives-Element-Bewegungseinrichtung 22 verbunden werden, indem ein proximales Ende der Ummantelung 102 an der Verankerungsstütze 40 und ein proximales Ende des Verbindungselements 104 an dem Körper 38 befestigt wird (oder einer anderen Halterungskomponente). In der Regel wird das Verbindungselement 104 nicht gedreht.
Die Operatives-Element-Bewegungseinrichtung 22 kann auch mit optischen Kohärenztomographie (OCT)-Kathetern 200 verwendet werden, wie in 9 veranschaulicht. Der Katheter 200 umfasst auch eine Ummantelung 202 und ein Verbindungselement 204. Das Verbindungselement 204 trägt eine oder mehrere optische Fasern, eine Linse 208 und einen Spiegel 210 mit einer Oberfläche, welche 45 Grad relativ zur Längsrichtung angeordnet ist. Intravaskuläres OCT-Scannen ist auf die Drehung des Spiegels 210 angewiesen, um einen Lichtstrahl von und zu der optischen Faser 206 zu scannen, wie detaillierter in dem U.S. Patent Nr. 5,321,501 beschrieben ist, welches vorher durch Bezugnahme hierin aufgenommen wurde. Der Einbau des Katheters 200 in die Systeme, welche die vorliegende Erfindung verkörpern, ist sehr ähnlich zu dem in Verbindung mit dem System 2 beschriebenen. Ein Gehäuse (nicht gezeigt), welches einen Motorantrieb zum Drehen des Verbindungselements 204 umfasst, ist in die Operatives-Element-Bewegungseinrichtung 22 eingebaut. Die Ummantelung 202 ist mit der Verankerungsstütze 40 und einem proximalen Ende des Verbindungselements 204 verbunden, welches proximal in dem Motorantrieb in Position gehalten ist.
Ein Laserkatheter 300 ist in 10 veranschaulicht. Der Katheter 300 umfasst eine Ummantelung 302 mit einer Längsöffnung 304. Eine optische Faser 306, welche einen Laserstrahl gegen eine 45 Grad reflektierende Oberfläche 308 des Spiegels 310 richten kann, ist axial verschieblich in das Lumen 312 der Ummantelung 302 eingebaut. Die Ummantelung 302 kann an der Operatives-Element-Bewegungseinrichtung 22 in einer Weise analog zu dem Phased Array-Ultraschallkatheter 100 der 8 befestigt werden. Eine Drehung der optischen Faser 306 wird nicht benötigt.
Die Operatives-Element-Bewegungseinrichtung 22 kann auch mit mechanischen Eingriffskathetern, wie z. B. einem Arterienresektionskatheter 400, verwendet werden, welcher in 11 veranschaulicht ist. Der Arterienresektionskatheter ist ähnlich zu dem in 8 des U.S. Patents Nr. 4,794,931 gezeigten. Der Katheter 400 umfasst eine drehbare Schneideinrichtung 402, welche mit einem distalen Ende des drehbaren Antriebskabels (Verbindungselement) 406 verbunden ist. Die Schneideinrichtung 402 kann durch das Kabel 406 axial verschoben und gedreht werden, sodass eine kreisförmige Schneidkante 408 der Schneideinrichtung 402 ein in die Öffnung 401 durch Aufblasen eines Ballons 412 gedrängtes Atherom schneiden kann. Optional kann ein Ultraschallwandler 414 an der Schneideinrichtung 402 angebracht werden, um eine Abbildung wie auch eine Atheromentfernung bereitzustellen. Die Verbindung des Katheters 400 mit der Operatives-Element-Bewegungseinrichtung 22 ist vollständig analog zu der oben für das Kathetersystem 2 beschriebenen.

Claims

Kathetervorrichtung, umfassend ein Gehäuse (16), eine hohle Hülse (6), welche eine Längsachse definiert, ein Verbindungselement (8), das wenigstens teilweise in der Hülse (6) aufgenommen ist und ein mit dem Gehäuse (16) gekoppeltes proximales Ende (12) aufweist, ein in der Hülse (6) platziertes und an dem Verbindungselement (8) befestigtes operatives Element (24), und eine Operatives-Element-Bewegungseinrichtung (22) zum Verändern der Längsposition des operativen Elementes (24) bezüglich der Hülse (6), umfassend einen fest an dem Gehäuse (16) anbringbaren und von dem Gehäuse entfernbaren Körper (38) und eine an der Hülse (6) festlegbare Hülsenverankerung (40, 84), wobei die Hülsenverankerung (40, 84) von dem Körper (38) gehalten ist und bezüglich des Körpers (38) zum Verändern des Längsabstands zwischen dem proximalen Ende (45) der Hülse (6) und dem proximalen Ende (12) des Verbindungselementes (8) beweglich ist, um die Position des operativen Elementes (24) in Längsrichtung bezüglich der Hülse (6) zu verändern.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 1, darüber hinaus umfassend einen Hülsenverankerungsantrieb (46), der von dem Körper (38) gehalten ist und betriebsmäßig mit der Hülsenverankerung (40, 84) gekoppelt ist, um die Längsbewegung der Hülsenverankerung (40, 84) vorzusehen.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das operative Element (24) aus der Gruppe, umfassend Ultraschallumwandler, optische Fasern und Rotationsschneider, gewählt ist.
Kathetervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche darüber hinaus eine Hülse-Patient-Verankerung zum Verankern der Hülse an der Eintrittsstelle der Hülse am Patienten umfasst.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Hülse-Patient-Verankerung ein Hämostaseventil (50) umfasst.
Kathetervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Körper (38) eine Nasenvorrichtung (60) zur Klipp-Anbringung des Körpers an dem Gehäuse (16) umfasst.
Kathetervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Hülsenverankerungsantrieb (46) einen mit einer Batterie (66) durch einen Benutzer-aktivierten Schalter verbundenen Motor (64) umfasst, wobei der Motor (64) und die Batterie (66) in dem Körper (38) aufgenommen sind.
Kathetervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche darüber hinaus einen in dem Gehäuse (16) beherbergten Drehantrieb (10) umfasst, und wobei das Verbindungselement ein Antriebskabel (8) ist, so dass das Betreiben des Drehantriebs (10) das Antriebskabel (8) und damit das operative Element (24) in der Hülse (6) und um die Längsachse dreht.