DE69927980T2 - Automatischer/manueller längspositionseinsteller und drehantriebsystem für katheter - Google Patents

Automatischer/manueller längspositionseinsteller und drehantriebsystem für katheter

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DE69927980T2
DE69927980T2 DE1999627980 DE69927980T DE69927980T2 DE 69927980 T2 DE69927980 T2 DE 69927980T2 DE 1999627980 DE1999627980 DE 1999627980 DE 69927980 T DE69927980 T DE 69927980T DE 69927980 T2 DE69927980 T2 DE 69927980T2
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/12Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves in body cavities or body tracts, e.g. by using catheters
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4444Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
    • A61B8/4461Features of the scanning mechanism, e.g. for moving the transducer within the housing of the probe

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldungen
  • Dies steht im Zusammenhang mit der WO 98/12967 mit dem Titel "Catheter system and drive assembly thereof" und der WO 98/12968 mit dem Titel "Automated longitudinal position translator for ultrasonic positioning probes, and method of using same".
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kathetersysteme. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf ein Kathetersystem gerichtet, wie es im Anspruch 1 definiert ist, das für die gesteuerte Längsbewegung eines langgestreckten Elements, wie zum Beispiel eines sich drehenden Bildgebungskerns mit einem Ultraschallwandler oder einer optischen Faserbildgebungseinrichtung an seinem distalen Ende, oder eines Antriebskabels mit einer Atherektomieschneidvorrichtung an seinem distalen Ende, welches in einer in einem Patienten positionierten Ummantelung aufgenommen ist, in Längsrichtung sorgt.
  • Arteriosklerose, auch bekannt als Atherosklerose, ist eine häufig auftretende menschliche Krankheit, die aus der Ablagerung von fettartigen Substanzen, die als Atherome oder Plaque bezeichnet werden, an den Wänden von Blutgefäßen resultiert. Derartige Ablagerungen treten sowohl in peripheren Blutgefäßen, die die Extremitäten des Körpers versorgen, als auch in den Coronargefäßen auf, die das Herz versorgen. Wenn sich die Ablagerungen in lokalisierten Bereichen eines Blutgefäßes ansammeln, tritt eine Stenose oder Verengung des Gefäßkanals auf. Der Blutfluss wird behindert und es besteht ein ernsthaftes Risiko für die Gesundheit der Person.
  • Es wurden verschiedene Ansätze zur Verminderung und Entfernung derartiger vaskulärer Ablagerungen vorgeschlagen, einschließlich der Ballonangioplastie, bei der ein Katheter mit einem an seiner Spitze angeordneten Ballon dazu verwendet wird, einen Bereich eines Atheroms zu erweitern, sowie anderer Einrichtungen, die entlang einer oder durch eine Ablagerung geschoben oder gezogen werden, wie zum Beispiel die Atherektomie, bei der eine Klinge oder ein Schneidmeißel dazu verwendet wird, das Atherom aufzulösen und zu entfernen, die Funkenstreckenreduktion (engl. spark gap reduction), bei der ein elektrischer Funke durch die Plaque brennt, die Laserangioplastie, bei der Laserenergie dazu verwendet wird, zumindest einen Teil des Atheroms abzutragen, und das Öffnen von Gefäßen durch den Einsatz von Stents.
  • Zwei Hauptschwierigkeiten beim Einsatz derartiger Einrichtungen bestehen darin, eine konstante Translationsgeschwindigkeit für die Einrichtung beizubehalten und Bilder von dem sowie Informationen über den Bereich des zu behandelnden Blutgefäßes zu erhalten. Verschiedene Bildgebungstechniken wurden vorgeschlagen. Katheter, die eine mechanische Rotation von Ultraschallwandlern zur Bildgebung vorsehen, sind in den U.S. Patenten Nr. 4,794,931, 5,000,185, 5,049,130 und 5,024,234 offenbart. Diese Katheter tasten in einer zur Katheterachse senkrechten Ebene ab. Katheter, bei denen Bildgebungssysteme mit einer phasengesteuerten Anordnung zum Einsatz kommen, sind in den U.S. Patenten Nr. 4,841,977 und 4,917,097 offenbart. Katheter, bei denen faseroptische Bildgebungskomponenten zum Einsatz kommen, sind ebenfalls bekannt.
  • Im Allgemeinen erstrecken sich Ablagerungen über eine gewisse Längsstrecke entlang der Länge eines Gefäßes. Um verschiedene Abschnitte der Ablagerung zu betrachten, bewegt ein Arzt typischerweise einen an einem proximalen Ende des Bildgebungskatheters befestigten Handgriff entlang des Gefäßes, beispielsweise indem er den Katheter schiebt oder zieht.
  • Eine Bildgebung unter Verwendung computerunterstützter Rekonstruktionsalgorithmen ermöglicht es Ärzten, eine Darstellung der inneren intravaskulären Strukturen eines Patienten in zwei oder drei Dimensionen (d.h. sogenannte dreidimensionale oder Längsansichtsrekonstruktionen) zu betrachten. In diesem Zusammenhang werden bei Bildrekonstruktionsalgorithmen typischerweise Datenmittelungstechniken eingesetzt, die davon ausgehen, dass die intravaskuläre Struktur zwischen einem benachbarten Paar von Datenwerten einfach ein Durchschnitt eines jeden solchen Datenwerts ist. Somit nutzen die Algorithmen graphische "Füll"techniken, um einen ausgewählten Abschnitt des untersuchten vaskulären Systems eines Patienten darzustellen. Wenn der Abstand zwischen Datenwerten nicht ausreichend eng ist, dann können Läsionen und/oder andere Gefäßanomalien selbstverständlich in der Tat unerkannt bleiben (d.h. weil sie zwischen einem Paar von Datenwerten liegen können und dadurch durch die oben erwähnten Bildrekonstruktionsalgorithmen "verdeckt" werden).
  • Sogar für den geschicktesten Arzt ist es praktisch unmöglich, manuell eine ausreichend langsame Längsbewegung der Ultraschallbildgebungseinrichtung mit einer konstanten Geschwindigkeit (was dadurch für einen genau bekannten Abstand zwischen benachbarten Datenwerten sorgt) auszuführen. Darüber hinaus muss der Arzt bei einer manuellen Translation die Translationseinrichtung betätigen, während er die konventionellen zweidimensionalen Schnittbilder beobachtet. Diese Aufteilung der Aufmerksamkeit des Arztes und die Schwierigkeit, für eine ausreichend langsame konstante Translationsgeschwindigkeit zu sorgen, können dazu führen, dass einige diagnostische Informationen verloren gehen. Um das Risiko zu minimieren, dass diagnostische Informationen verloren gehen, ist es erforderlich, die Abtastzeit für die Bildgebung zu verlängern, was für den Patienten mit Stress verbunden sein kann. In ähnlicher Weise ist es für Ärzte schwierig, die Translationsgeschwindigkeit von Atherektomiekathetern und anderen Eingriffseinrichtungen, die in Längsrichtung durch ein Blutgefäß und andere Körperlumen vor- und rückwärts bewegt werden, manuell zu steuern.
  • Das U.S. Patent Nr. 5,485,846 offenbart einen Ultraschallbildgebungswandler, der durch die Verwendung einer Längstranslationsanordnung mit einer präzisen konstanten Geschwindigkeit in Längsrichtung in einem Abschnitt des vaskulären Systems eines Patienten bewegt werden kann. Die Längstranslationsanordnung bewegt die gesamte Drehantriebsanordnung, um für die gewünschte Längsbewegung des Wandlers zu sorgen. Eine derartige Fähigkeit ermöglicht es, eine Serie von präzise voneinander getrennten Datenwerten zu erhalten, wodurch verzerrte und/oder ungenaue Rekonstruktionen des durch Ultraschall abgetasteten Gefäßabschnitts minimiert (wenn nicht vermieden) werden (d.h., weil eine größere Anzahl von enger beabstandeten Datenwerten zuverlässig erhalten werden kann). Darüber hinaus kann eine derartige Anordnung "freihändig" bedient werden, was es dem Arzt ermöglicht, seine oder ihre Aufmerksamkeit vollständig den Echtzeitbildern zu widmen, mit der Sicherheit, dass alle Abschnitte des Gefäßes gezeigt werden. Obwohl eine derartige Längstranslationsanordnung gut funktionieren kann, ist sie relativ groß, sperrig und schwer, sie ist teuer und sie ist mühsam aufzubauen, teilweise aufgrund der Tatsache, dass die Drehantriebs- und Längstranslationsanordnungen in separate sterile Tücher (Kunststoffbeutel) gewickelt sind, um für sterile Bedingungen zu sorgen.
  • Ein Nachteil konventioneller Katheterbildgebungssysteme besteht in den Kosten für das Ersetzen der Einweg-Katheteranordnung. Die Katheteranordnung wird zum Gebrauch an einer in ein Tuch gewickelten Rückzugsanordnung angebracht, verwendet und dann nach Gebrauch weggeworfen. Die Katheteranordnung umfasst jedoch die elektronischen Komponenten, die erforderlich sind, Signale zu senden, zu empfangen und zu filtern. Diese elektronischen Komponenten werden mit dem Rest der Katheteranordnung weggeworfen, was die Kosten für das Verfahren erhöht.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein automatisches Rückzugs-Kathetersystem, wie es im Patentanspruch 1 definiert ist, sowie ein Verfahren zum Betreiben dieses Systems bereit, wie es im Patentanspruch 12 definiert ist, wobei in dem System teure elektronische Signalverarbeitungskomponenten von der Einweg-Katheteranordnung entfernt und in die Antriebsanordnung integriert werden können. Dies trägt dazu bei, die Kosten einer jeden Verwendung zu verringern. Bei der vorliegenden Erfindung muss die Katheteranordnung nur die Ummantelung, das langgestreckte Betriebselement in der Ummantelung, den Antriebsverbinder und den Daten/Informationsverbinder, typischerweise einen elektrischen Koaxialverbinder, umfassen. Die Antriebs- und die Daten/Informationsverbinder sind vorzugsweise in einem kombinierten Verbinder zusammengefasst. Die resultierende Anordnung ist kompakt, einfach anzuwenden und verringert die Kosten der Einweg-Katheteranordnung.
  • Die Antriebsanordnung umfasst ein Gehäuse, an dem ein Antriebschassis zur Bewegung entlang eines längslaufenden Weges durch einen Längsantreiber angebracht ist. Der Längsantreiber umfasst typischerweise einen Motor, der eine Längsantriebschnecke dreht, die durch eine mit einem Gewinde versehene Klemme oder Kupplung wahlweise mit dem Antriebschassis verbunden ist. Die Antriebsanordnung umfasst darüber hinaus einen Drehantreiber, der an dem Antriebschassis angebracht und mit dem Antriebschassis entlang des längslaufenden Weges bewegbar ist. Der Drehantreiber umfasst einen Drehantriebsmotor und einen ersten kombinierten Verbinder, der von dem Drehantriebsmotor drehbar ist.
  • Die Katheteranordnung umfasst eine hohle Ummantelung, die ein langgestrecktes Betriebselement, typischerweise ein drehbarer Bildgebungskern oder ein drehbares Bildgebungskabel mit einem Bildgebungselement an seinem distalen Ende, aufnimmt. Die Ummantelung umfasst einen proximalen Abschnitt, der lösbar an dem Gehäuse angebracht ist. Die Katheteranordnung umfasst darüber hinaus einen drehbaren und axial bewegbaren zweiten kombinierten Verbinder, der mit dem proximalen Ende des Kabels oder einem anderen Betriebselement verbunden ist. Der zweite kombinierte Verbinder ist vorzugsweise in dem proximalen Abschnitt der Ummantelung aufgenommen.
  • Die ersten und zweiten kombinierten Verbinder sind vorzugsweise blind zusammenfügbare Verbinder, um die Montage der Katheteranordnung an und die Demontage der Katheteranordnung von der Antriebsanordnung zu erleichtern. Die kombinierten Verbinder sorgen für die Übertragung von Informationen/Daten von dem Betriebselement an die Antriebsanordnung sowie sowohl für die Längsbewegungskopplung der zwei kombinierten Verbinder als auch für die Drehbewegungskopplung der zwei kombinierten Verbinder. Daher dreht eine Drehung des ersten kombinierten Verbinders durch den an dem Antriebschassis angebrachten Drehantriebsmotor den zweiten kombinierten Verbinder, wodurch das langgestreckte Betriebselement gedreht wird. In ähnlicher Weise treibt eine Betätigung des Längsantreibers das Antriebschassis längs dem längslaufenden Weg an, was die Längsbewegung des Betriebselements in der Ummantelung bewirkt.
  • Das Antriebschassis ist vorzugsweise entlang eines Linearlagers an dem Gehäuse angebracht. Die Verwendung eines Linearlagers trägt dazu bei, zu gewährleisten, dass die Längsbewegung des Antriebschassis gleichmäßig, mit wenig Reibung verbunden und sehr stabil ist. Die Verwendung einer manuell betätigten, mit einem Gewinde versehenen Klemme, um das Antriebschassis selektiv an der Längsantriebsschnecke zu befestigen, ermöglicht es dem Anwender, das Antriebschassis, falls gewünscht, von der Welle des Längsantreibers zu entkoppeln und das Antriebschassis und somit das Bildgebungselement am distalen Ende des Bildgebungskerns manuell an die gewünschte Längsposition zu bewegen.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich, wenn die Verbindung zwischen den ersten und zweiten kombinierten Verbindern eine blind zusammenfügbare Verbindung ist. Das heißt, die Verbinder müssen nur in geeigneter Art und Weise ausgerichtet werden, dass die zwei Verbinder durch Zusammenschieben in geeigneter Art und Weise verbunden werden können. Vorzugsweise wird die Daten/Informationsverbindung unter Verwendung von Verbindern mit einem Koaxialstecker und einer Koaxialbuchse hergestellt, die nicht nur die gewünschte elektrische, optische oder andere Art von Verbindung herstellen, sondern auch für eine ausreichende Reibverbindung zwischen den ersten und zweiten kombinierten Verbindern sorgen, um die Längsbewegung des langgestreckten Betriebselements (z.B. ein Kabel) in der Ummantelung zu ermöglichen. Obwohl die Reibverbindung zwischen den zwei Daten/Informationsverbindern ausreichend sein kann, um für eine akzeptable Drehantriebsschnittstelle zu sorgen, umfassen die ersten und zweiten kombinierten Verbinder vorzugsweise mit Drehantriebsflächen versehene erste und zweite Drehantriebsverbinder. Diese Drehantriebsflächen sind vorzugsweise so angeordnet, dass sie die zwei Verbinder im verbundenen Zustand in die geeignete Drehausrichtung führen.
  • Der proximale Abschnitt des Kabels ist vorzugsweise viel steifer als der Rest des Kabels. Dies trägt dazu bei sicherzustellen, dass eine fluiddichte Dichtung zwischen dem Kabel und dem proximalen Abschnitt der Ummantelung bereitgestellt werden kann. Dies ist wichtig, wenn ein Fluid- oder Spülanschluss distalseitig einer derartigen Dichtung vorhanden ist. Die Dichtung trägt dazu bei, zu verhindern, dass das Fluid in die Antriebsanordnung eintritt. Darüber hinaus kann dieser steife proximate Abschnitt ausreichend lang ausgebildet werden, so dass sich dann, wenn sich der Drehantreiber in Längsrichtung in der zurückgezogenen oder proximalen Position befindet, nur der steife proximale Abschnitt des Kabels außerhalb der Ummantelung und innerhalb der Antriebsanordnung befindet. Der steife Abschnitt des Kabels ist steif genug, um selbsttragend zu sein und hängt in der Antriebsanordnung nicht durch. Durch den Einsatz eines Kabels mit einem steifen proximalen Abschnitt wird darüber hinaus das Schieben des Kabels in distaler Richtung vereinfacht.
  • Weitere Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, in der die bevorzugte Ausführungsform detailliert im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen erläutert wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine vereinfachte schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kathetersystems;
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Prototypen der Antriebsanordnung und des proximalen Abschnitts der in 1 dargestellten Katheteranordnung, wobei sich die Antriebsanordnung in einer distalen, ausgestreckten Position befindet, und wobei die Seiten des Gehäuses der Antriebsanordnung entfernt wurden, um einen bequemen Zugang zu ermöglichen;
  • 2A ist ähnlich der 2, wobei sich die Antriebsanordnung in einer proximalen, zurückgezogenen oder zurückgenommenen Position befindet;
  • 3 ist eine Teilquerschnittsansicht der in den 1 und 2 dargestellten Katheteranordnung, wobei sich die Kabelanordnung in einer distalen Position befindet, der Faltenbalg in einem zusammengedrückten Zustand ist und das Bildgebungselement an der Spitze der Ummantelung angeordnet ist;
  • 3A ist eine Ansicht ähnlich der 3, wobei sich die Kabelanordnung in der proximalen Position der 2A befindet, der Faltenbalg in einem expandierten Zustand ist und das Bildgebungselement von der Spitze der Ummantelung zurückgezogen ist;
  • 4 ist eine isometrische Ansicht der in 3 dargestellten Kabelanordnung;
  • 5 ist eine isometrische Explosionsansicht der in 4 dargestellten Kabelanordnung;
  • 6 ist eine isometrische Ansicht der in 1 dargestellten ersten kombinierten Verbinder- und Lageranordnung; und
  • 7 ist eine isometrische Explosionsansicht der in 6 dargestellten ersten kombinierten Verbinder- und Lageranordnung.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • 1 zeigt in schematischer Form ein Kathetersystem 2, das eine Antriebsanordnung 4 umfasst, an der eine typischerweise als Einwegartikel ausgebildete Katheteranordnung 6 lösbar angebracht ist. Bezugnehmend nun auch auf die 2 und 2A umfasst die Antriebsanordnung 4 ein Gehäuse 8 mit einem Unterteil 10, das eine lineare Lagerbahn 12 trägt. Ein Antriebschassis 14 ist zur linearen Bewegung entlang eines längslaufenden Weges 16 durch einen Längsantreiber 18 angebracht. Der Längsantreiber 18 umfasst einen Längsantriebsmotor 20, der eine Längsantriebsschnecke 22 dreht, welche drehbar an jedem Ende durch das Gehäuse 8 abgestützt ist. Der Antreiber 18 umfasst darüber hinaus eine mit einem Gewinde versehene Klemme 24, deren Gewindegänge zu den Gewindegängen an der Antriebsschnecke 22 passen. Die Klemme 24 ist an dem Antriebschassis 14 angebracht und bewegt sich damit. Die Klemme 24 ist normalerweise in Eingriff mit der Antriebsschnecke 22 vorgespannt, sie kann jedoch durch den Benutzer durch das Bewegen eines Antriebsklemmenhandgriffs 26 von der Antriebswelle 22 entkoppelt werden. Dies bringt die Klemme 24 und die Antriebsschnecke 22 außer Eingriff und ermöglicht es dem Benutzer, das Antriebschassis 14 entlang des längslaufenden Weges 16 zu bewegen. Ein Loslassen des Antriebsklemmenhandgriffs 26 ermöglicht es, dass die Klemme 24 wieder in Eingriff mit der Antriebsschnecke 22 gerät. Dies sichert das Antriebschassis 14 in seiner Position entlang des längslaufenden Weges 16, vorbehaltlich jeder weiteren Drehung der Antriebsschnecke 22.
  • Die Antriebsanordnung 4 umfasst darüber hinaus einen Drehantreiber 28, der an dem Antriebschassis 14 angebracht ist und von ihm getragen wird. Der Drehantreiber 28 umfasst einen an dem Antriebschassis 14 angebrachten Drehantriebsmotor 30, der eine Antriebswelle 32 dreht. Wie im Folgenden detaillierter erläutert werden wird, dreht die Antriebswelle 32 einen ersten kombinierten Verbinder 34. Der erste kombinierte Verbinder 34 bewegt sich mit dem Antriebschassis 14 entlang des längslaufenden Weges 16. Wie ebenfalls im Folgenden erläutert werden wird, gerät der erste kombinierte Verbinder 34 betrieblich mit einem zweiten kombinierten Verbinder 36 in Eingriff, wobei der zweite kombinierte Verbinder ein Teil der Katheteranordnung 6 ist.
  • Nunmehr auf die 3 bis 5 eingehend wird die Katheteranordnung 6 genauer beschrieben. Die Katheteranordnung 6 hat eine hohle Ummantelung 38, die sich zwischen einer Spitze 40 an ihrem distalen Ende und einer Nabe 42 an ihrem proximalen Ende erstreckt, wobei ein Hauptabschnitt 43 dazwischen angeordnet ist. Die Ummantelung 38 nimmt eine Kabelanordnung 44 auf, siehe 4 und 5. Die Kabelanordnung 44 umfasst den zweiten kombinierten Verbinder 36, von dem sich ein Kabel 46 (das langgestreckte Betriebselement) erstreckt. Das Kabel 46 hat einen steifen Anfangsabschnitt 48, der sich von dem zweiten kombinierten Verbinder 36 erstreckt, und ein Bildgebungselement 50 am distalen Ende des Kabels 46. Der steife Anfangsabschnitt 48 wird typischerweise hergestellt, indem eine Länge eines Hyporohrs (engl. hypotube) (ein dünnwandiges Rohr aus rostfreiem Stahl) über dem proximalen Ende des Kabels befestigt wird. Die Kabelanordnung 44 kann für Ultraschallbildgebungszwecke, Laserbildgebungszwecke oder andere Bildgebungszwecke eingesetzt werden. Darüber hinaus kann die Kabelanordnung 44 für andere Zwecke als die Bildgebung, wie zum Beispiel eine Ablation, eine fotodynamische Therapie, eine Zufuhr von therapeutischen oder diagnostischen Fluiden, eine Zufuhr von Instrumenten, wie zum Beispiel Stents, sowie für andere Zwecke eingesetzt werden. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Spitze 40 offen, um es zu erlauben, dass Fluid durch das Innere der Ummantelung 44 gespült werden kann. In einigen Situationen kann die Spitze 40 abgedichtet sein. In einigen Fällen kann das Bildgebungselement 50 hinter der Spitze 40 und außerhalb der Ummantelung 38 angeordnet sein.
  • Der zweite kombinierte Verbinder 36 umfasst einen zweiten Drehantriebsverbinder 52 und einen zweiten elektrischen Verbinder oder Stecker 54 (einen Daten/Informationsverbinder). Eine Antriebsverbindung 56 weist drei Federfinger 58 auf, die in in dem Antriebsverbinder 52 ausgebildete Ausnehmungen 60 eingreifen, um den Stecker 54 in seiner Position zu befestigen. Der Stecker 54 weist federfingerförmige elektrische Kontakte 62 auf, die einen mittleren Stift 64 umgeben. Der Anfangsabschnitt 48 des Kabels 46 ist an der Innenseite eines Drehwellenkopplers 66 befestigt, wobei der Koppler 66 an einem Nabenabschnitt 68 der Antriebsverbindung 56 fixiert ist. Geeignete elektrische Verbindungen zwischen dem Antriebskabel 46 und dem Stecker 54 sind in einer konventionellen Art und Weise hergestellt.
  • Die Nabe 42 der Ummantelung 38 umfasst einen Haupthohlraum 70, der den zweiten kombinierten Verbinder 36 aufnimmt. Die Katheteranordnung 6 umfasst ferner eine Lagerscheibe 74, die zwischen dem zweiten kombinierten Verbinder 36 und dem proximalen Ende des Haupthohlraums 70 angebracht ist. Ein Faltenbalg 78, der typischerweise aus geschrumpftem Polyester (engl. polyester shrink) oder PTFE besteht, ist an seinem proximalen Rand 80 an dem Antriebsverbinder 56 und an seinem distalen Rand 82 an der Nabe 42 befestigt. Der Faltenbalg 78 wird dazu verwendet, eine Verunreinigung des Inneren der Ummantelung 38 verhindern zu helfen. Die Lagerscheibe 78, die dazu eingesetzt wird, das distale Ende eines Faltenbalgs 78 an der Nabe 42 zu befestigen, besteht aus einem Polymer mit geringer Reibung.
  • Die Nabe 42 umfasst darüber hinaus einen Fluid- oder Spülanschluss 84, der mit dem Inneren der Ummantelung 38 verbunden ist, um eine Spülung des Inneren der Ummantelung mit einer Salzlösung oder einem anderen geeigneten Fluid zu ermöglichen. Eine O-Ringfluiddichtung 86 wird zwischen der Nabe 42 und dem Koppler 66 (in der Stellung der 2) oder dem steifen Anfangsabschnitt 48 (in der Stellung der 2A) eingesetzt, um die Fluidströmung von dem Spülanschluss 84 zurück in den Hohlraum 70 und somit in das Innere der Antriebsanordnung 4 zu verhindern.
  • Die Katheteranordnung 6 kann schnell und einfach an der Antriebsanordnung 4 angebracht werden. Zu diesem Zweck wird das proximale Ende der Nabe 42 in eine Durchlassöffnung 88 eingeführt, die in einer proximalen Abschnittshalterung 90 des Gehäuses 8 der Antriebsanordnung 4 ausgebildet ist, bis sie in ihrer Position eingerastet ist. Dies erfolgt durch das in Eingriff bringen eines sich nach oben erstrecken den federvorgespannten Raststifts, nicht gezeigt, der in eine in der Nabe 42 ausgebildete Ausnehmung 94 eingreift. Der Raststift kann aus der Ausnehmung 94 entfernt werden, indem der Anwender auf einen Löseknopf 92 drückt. Das Anbringen der Katheteranordnung 6 an der Antriebsanordnung 4 erfolgt vorzugsweise, wenn sich der Drehantreiber 28 in der distalsten oder vollständig gestreckten Position nach den 1 und 2 befindet. Beim Anbringen der Nabe 42 in dem proximalen Abschnittselement 90 verbindet sich der zweite kombinierte Verbinder 36 automatisch blind zusammenfügbar mit dem ersten kombinierten Verbinder 34, um eine Längs- und Drehantriebsverbindung sowie eine elektrische Verbindung herzustellen.
  • Eingehend nunmehr auf die 6 und 7 wird die erste kombinierte Verbinderanordnung 34 erläutert. Die erste kombinierte Verbinderanordnung 34 umfasst einen ersten Drehantriebsverbinder 96, der dazu eingerichtet ist, komplementär mit dem zweiten Drehantriebsverbinder 52 zusammenzuwirken. Die Anordnung 34 umfasst darüber hinaus einen ersten elektrischen Verbinder oder eine Buchse 98, die zwischen dem Verbinder 96 und einer zweiten Antriebsverbindung 100 befestigt ist. Die Buchse 98 und der Stecker 54 sind so konfiguriert, dass sie ähnlich dem Verbinder 22, dem elektrischen Verbinder 54 und der Antriebsverbindung 56 nach 5 in einer koaxialen Verbindungsanordnung zusammenpassen. Der erste kombinierte Verbinder 34 ist mit einer Lageranordnung 102 verbunden. Die Lageranordnung 102 umfasst erste und zweite Gehäuseabschnitte 104, 106, die die Antriebswelle 32 aufnehmen. Elektrische Drähte 107 erstrecken sich zur Verbindung mit einer geeigneten Schaltung, nicht gezeigt, von der Buchse 98, durch den Gehäuseabschnitt 104 und durch einen Ausschnitt 109 in dem Gehäuseabschnitt 106. Die Lageranordnung 102 wird von dem vorderen Ende 108 des Antriebschassis 14 abgestützt, welches sich mit dem Gehäuseabschnitt 104 in Eingriff befindet. Die Antriebswelle 32 wird in den Gehäuseabschnitten 104, 106 durch ein Lagerpaar 110, 112 abgestützt. Die Antriebswelle 32 erstreckt sich frei durch einen nicht rotierenden Ferrit 114, der typischerweise durch eine leichte Presspassung oder durch die Verwendung eines Klebstoffs in dem distalen Gehäuseabschnitt 104 befestigt ist. Der nicht rotierende Ferrit 114 ist an einem nach unten eingehalsten Abschnitt 116 der Antriebswelle 32 angeordnet. Ein rotierender Ferrit 118 ist an der Antriebswelle 32 angebracht, um benachbart zu dem nicht rotierenden Ferrit 114 positioniert zu werden. Der rotierende Ferrit 118 ist an der Antriebswelle 32 befestigt, beispielsweise durch eine leichte Presspassung, und rotiert mit der Antriebswelle. Der rotierende und der nicht rotierende Ferrit 118, 114 werden dazu verwendet, die Rotation der Antriebswelle 32 und somit der Kabelanordnung 44 zu überwachen.
  • Der Nabenabschnitt 120 der Antriebsverbindung 100 ist in dem distalen Ende des distalen Gehäuseabschnitts 104 aufgenommen. Das distale Ende 122 der Antriebswelle 32 ist an dem Nabenabschnitt 120 verkeilt oder anderweitig daran befestigt, so dass eine Rotation der Antriebswelle 32 dazu führt, dass der erste Drehantriebsverbinder 96 und somit die Kabelanordnung 44 rotiert. Das proximate Ende 124 der Antriebswelle 32 erstreckt sich über den Gehäuseabschnitt 106 hinaus und in angetriebenen Eingriff mit dem Drehantriebsmotor 30. Somit verursacht eine Drehbewegung des Drehantriebsmotors 30 eine Rotation der Antriebswelle 32 und somit eine Rotation der Kabelanordnung 44. Eine Längsbewegung des Antriebschassis 14 verursacht durch das Zusammenwirken der Klemme 24 mit der Antriebsschnecke 22 eine Bewegung des Drehantreibers 28 entlang des längslaufenden Weges 16. Die Reibverbindung zwischen dem Stecker 54 und der Buchse 98 verursacht jedoch, dass die Kabelanordnung 44, siehe 4, mit der Längsbewegung des Drehantreibers 28 entlang des längslaufenden Weges 16 gezogen wird. Der Einsatz des versteiften Abschnitts 48 als Anfangsabschnitt des Kabels 46 sorgt für die notwendige Abstützung des Kabels während dieser Längsbewegung.
  • Im Betrieb wird eine geeignete Katheteranordnung 6 zum Einsatz während einer Behandlung ausgewählt. Wenn sich der Drehantreiber 28 nicht in seiner distalsten Position nach den 1 und 2 befindet, versetzt der Anwender den Drehantreiber 28 in seine distalste Position, typischerweise indem er den Antriebsklemmenhandgriff 26 ergreift, die Klemme 24 temporär von der Antriebsschnecke 22 entkoppelt und dann den Drehantreiber manuell in distaler Richtung in seine distalste Position bewegt. Sobald die Position erreicht ist, wird der Antriebsklemmenhandgriff 26 losgelassen, wodurch die mit einem Gewinde versehene Klemme 24 wieder in Eingriff mit der Antriebsschnecke 22 gelangen kann, so dass der Drehantreiber 28 in seiner Position festgelegt wird. Der federvorgespannte Löseknopf 92 wird dann niedergedrückt und das proximale Ende der Nabe 42 wird in die Durchlassöffnung 88 eingeführt, die in der proximalen Abschnittshalterung 90 ausgebildet ist. Sobald die Nabe 42 teilweise eingeführt ist, wird der Löseknopf 92 losgelassen und die Nabe 42 wird weiter in die Halterung 90 eingeführt, bis der an dem Löseknopf 92 angebrachte Befestigungsstift mit der in der Nabe 42 ausgebildeten Ausnehmung 94 in Eingriff gelangt. Wenn dies erfolgt, ist die Nabe 42 richtig an der Antriebsanordnung 4 befestigt.
  • Während des Einführens verbinden sich die ersten und zweiten kombinierten Verbinder 34, 36 blind miteinander. Die ersten und zweiten Drehantriebsverbinder 96, 52 weisen Ausrichtungs/Antriebsflächen 126, 128 auf, die sich sowohl in Umfangsrich tung als auch in Längsrichtung erstrecken, um beim in Eingriff bringen der Verbinder für die passende Drehorientierung zu sorgen. Darüber hinaus sind der Stecker 54 und die Buchse 98 während dieser Bewegung axial ausgerichtet und werden elektrisch miteinander verbunden, wenn die ersten und zweiten Drehantriebsverbinder 96, 52 zusammenkommen.
  • Die Spitze 40 der Katheteranordnung 6 wird dann transluminal im Zielbereich in dem Patienten angeordnet. Wenn sich der Drehantreiber 28 in seiner distalsten Position befindet, was dazu führt, dass sich das Bildgebungselement 50 in seiner distalsten Position befindet, können der Drehantriebsmotor 30 und der Längsantriebsmotor 20 gleichzeitig oder nacheinander betätigt werden, um es zu ermöglichen, 360°-Bilder entlang einer Länge eines Gefäßes oder eines anderen Hohlraums in einem Patienten zu erhalten. Eine übermäßige proximale Bewegung wird verhindert, wenn das Antriebschassis 14 mit einem an dem Gehäuse 8 angebrachten Begrenzungsschalter 130 zusammenwirkt.
  • Die Bewegungen des Bildgebungselements 50 werden in einer sehr stabilen Art und Weise durch den Einsatz der Motoren 20, 30 gesteuert, um eine Bildgebung zu ermöglichen, die besser ist, als sie auf andere Art und Weise erhältlich ist. Falls gewünscht, kann der Drehantreiber 28 manuell in Längsrichtung positioniert werden, indem die Klemme 24 ausser Eingriff gebracht, der Drehantreiber 28 manuell entlang des längslaufenden Weges 16 bewegt und die Klemme 24 wieder mit der Antriebsschnecke 22 in Eingriff gebracht wird. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Länge der Längsbewegung ungefähr 10 cm. Die Antriebsanordnung 4 kann so ausgebildet sein, dass sie auch andere Längen einer Längsbewegung ausführen kann.
  • Modifikationen und Variationen können an der offenbarten Ausführungsform ausgeführt werden, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist. Beispielsweise können andere Arten von Dreh- und Längsantreibern eingesetzt werden, wie zum Beispiel ein Längsketten- oder Riemenantrieb anstelle der Längsantriebsschnecke 22. Es ist wünschenswert, dass die kombinierten Verbinder 34, 36 durch eine gerade Längsbewegung der Verbinder in Eingriff miteinander gebracht oder voneinander entkoppelt werden können. Unter geeigneten Umständen kann jedoch auch ein Typ eines blind zusammenfügbaren Twist-lock-Verbinders eingesetzt werden. Die Ausrichtungs/Antriebsflächen 126, 128 sind grundsätzlich doppelte V-förmige Flächen, so dass die Kabelanordnung 44 an einer von zwei unterschiedlichen 180° entfernten Drehorientierungen relativ zur Drehorientierung des ersten kombinierten Verbinders endet. Es kann in manchen Fällen wünschenswert sein, nur eine einzige relative Drehorientierung der Verbinder 34, 36 sicherzustellen. Dies könnte dadurch erreicht werden, dass eine einzige in einem Winkel angeordnete Fläche zur Führung des Verbinders in die geeignete Drehorientierung und separate Drehantriebsflächen für eine Drehantriebsverbindung zwischen den zwei Verbindern bereitgestellt werden. Das Gehäuse 8 ist in einer sehr einfachen Form gezeigt. In einer kommerziellen Ausführungsform würde das Gehäuse 8 vorzugsweise eine ergonomischere Form haben und kann feste oder verlängerbare Beine aufweisen, um es zu ermöglichen, dass die Antriebsanordnung komfortabel aber sicher beispielsweise auf einem Bein oder der Brust des Patienten ruht. Obwohl es erwartet wird, dass die Antriebsanordnung 4 mit entfernten Energie- und Steuerungsanordnungen verbunden ist, kann es wünschenswert sein, eine Steuereinrichtung, ein Eingabepaneel und eine Batterieeinheit als Teil der Antriebsanordnung 4 zu integrieren, um die Antriebsanordnung im Wesentlichen autonom zu gestalten. Daten von dem Kathetersystem 2 könnten dann einem externen Registrierinstrument und/oder einem Monitor durch eine feste Verkabelung oder durch Telemetrie, beispielsweise unter Verwendung von Radiofrequenztransmittern und Empfängern zur Verfügung gestellt werden. Obwohl die Erfindung insbesondere zur Abbildung vaskulärer Bereiche geeignet ist, ist die Erfindung für Arten von diagnostischen und therapeutischen Verfahren in vaskulären und anderen Körperstrukturen geeignet. Anstelle des Faltenbalgs 78 können andere Anordnungen, wie zum Beispiel ein teleskopierbares Rohr dazu eingesetzt werden, eine Verunreinigung des Inneren der Ummantelung 28 verhindern zu helfen. Der Faltenbalg oder das Rohr kann runde, rechteckige oder andere Querschnittsformen aufweisen.

Claims (20)

  1. Kathetersystem (2), mit: einer Antriebsanordnung (4) umfassend: eine Halterung (90) in einem proximalen Teil, ein Gehäuse (8), welches aufnimmt: ein beweglich an dem Gehäuse (8) zur Bewegung entlang eines längslaufenden Weges (16) angebrachtes Antriebschassis (14), einen das Antriebschassis (14) und das Gehäuse (8) betriebsmäßig zur selektiven Bewegung des Antriebschassis (14) entlang des längslaufenden Weges (16) kuppelnden Längsbeweger (18), und einen am Antriebschassis (14) befestigten und mit ihm entlang des längslaufenden Weges (16) bewegbaren Drehantreiber (28), wobei der Drehantreiber (28) einen Drehantriebsmotor (30) und einen ersten kombinierten Verbinder (34) aufweist, der mittels des Drehantriebsmotors (30) drehbar und entlang des längslaufenden Weges (16) zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung bewegbar ist, und eine Katheteranordnung (6) umfassend: eine hohle Ummantelung (38) mit einem proximalen Teil und einer Spitze (40), ein langgestrecktes Betriebselement (46), das verschiebbar und drehbar in der Ummantelung (38) aufgenommen ist, wobei das Betriebselement (46) ein distales Ende und ein proximales Ende hat, und einen an dem proximalen Ende des Betriebselements befestigten zweiten kombinierten Verbinder (36), wobei der proximate Teil der Ummantelung (38) abnehmbar an der Halterung (90) im proximalen Teil der Antriebsanordnung (4) befestigbar ist, und wobei der erste kombinierte Verbinder (34) und der zweite kombinierte Verbinder (36) dazu konfiguriert sind, (a) im verbundenen Zustand eine Daten/Informationsverbindung zwischen dem Betriebselement und dem Drehantreiber bereitzustellen und (b) zu bewirken, dass der zweite kombinierte Verbinder (36) und das Betriebselement (46) entsprechend der Drehung und Längsbewegung des ersten kombinierten Verbinders (34) zusammen rotieren und sich in Längsrichtung bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass der proximale Teil der Ummantelung (38) dann, wenn er abnehmbar an der Halterung (90) im proximalen Teil befestigt ist, sich außerhalb des Gehäuses (8) befindet, und dass der erste Verbinder (34) und der zweite Verbinder (36) blind zusammenfügbar sind.
  2. Kathetersystem (2) nach Anspruch 1, bei dem die Katheteranordnung (6) eine Nabe (42) umfasst, die dazu konfiguriert ist, den proximalen Teil der hohlen Ummantelung (38) mit der Halterung (90) im proximalen Teil zu kuppeln.
  3. Kathetersystem (2) nach Anspruch 1, bei dem das Gehäuse (8) und das Antriebschassis (14) ein Linearlager aufweisen, wobei das Linearlager eine an dem Gehäuse angebrachte Linearlagerbahn umfasst, wobei die Linearlagerbahn parallel zu dem längslaufenden Weg liegt.
  4. Kathetersystem (2) nach Anspruch 1, bei dem der Längsbeweger (18) aufweist: eine drehbar am Gehäuse (8) angebrachte Antriebsschnecke (22), einen Antriebsschneckenmotor (20), der am Gehäuse (8) angebracht und antreibend mit der Antriebsschnecke (22) gekoppelt ist, und eine Antriebsschneckenklemme (24), die zur Bewegung zwischen eingerückter und ausgerückter Stellung der Antriebsschnecke an dem Antriebschassis (14) angebracht ist, so dass das Chassis (14) entlang des längslaufenden Weges (16) bewegt wird, wenn die Antriebsschneckenklemme (24) sich in der eingerückten Stellung der Antriebsschnecke befindet und der Antriebsschneckenmotor (20) die Antriebsschnecke (22) dreht.
  5. Kathetersystem (2) nach Anspruch 4, bei dem die Antriebsschnecke (22) innerhalb des Gehäuses (8) aufgenommen ist.
  6. Kathetersystem (2) nach Anspruch 4, bei dem die Antriebsschneckenklemme (24) eine manuell betriebene Klemme ist.
  7. Kathetersystem (2) nach Anspruch 1, bei dem der erste kombinierte Verbinder (34) und der zweite kombinierte Verbinder (36) aufweisen: buchsen- und steckerförmige elektrische Verbinder, und erste und zweite Drehantriebsverbinder mit Antriebsflächen, die sich zugleich axial und in Umfangsrichtung erstrecken.
  8. Kathetersystem (2) nach Anspruch 7, bei dem die buchsen- und steckerförmigen elektrischen Verbinder koaxial zu den ersten und zweiten Drehantriebsverbindern angeordnet sind.
  9. Kathetersystem (2) nach Anspruch 1, bei dem der erste kombinierte Verbinder (34) und der zweite kombinierte Verbinder (36) Drehausrichtungsflächen aufweisen, die in Eingriff kommen, wenn die Verbinder verbunden werden, um im verbundenen Zustand eine korrekte Drehausrichtung der Verbinder zu gewährleisten.
  10. Kathetersystem (2) nach Anspruch 1, bei dem der proximate Teil der Ummantelung (38) einen Fluidanschluss (84) aufweist.
  11. Kathetersystem (2) nach Anspruch 1, bei dem das langgestreckte Betriebselement (46) an seinem proximalen Ende einen relativ steifen, selbsttragenden Anfangsabschnitt aufweist.
  12. Verfahren zum Betreiben eines Kathetersystems (2), umfassend: Auswählen einer Katheteranordnung (6), wobei die Katheteranordnung aufweist: eine hohle Ummantelung (38) mit einem proximalen Teil und einer Spitze (40), ein verschiebbar und drehbar in der Ummantelung (38) aufgenommenes, langgestrecktes Betriebselement (46), wobei das Betriebselement (46) ein distales Ende und ein proximales Ende aufweist, und einen an dem proximalen Ende des Betriebselements (46) befestigten zweiten kombinierten Verbinder (36), Anbringen der Katheteranordnung (6) an einer Antriebsanordnung (4), wobei die Antriebsanordnung (4) einen drehbaren und translatorisch bewegbaren ersten kombinierten Verbinder (34) aufweist, Verbinden des zweiten kombinierten Verbinders (36) der Katheteranordnung (6) mit dem ersten kombinierten Verbinder (34), Befestigen des proximalen Teils der Ummantelung (38) an einer Halterung (90) im proximalen Teil der Antriebsanordnung (4), so dass der proximale Teil der Ummantelung (38) außerhalb der Antriebsanordnung (4) angebracht ist, wahlweises Drehen des ersten kombinierten Verbinders (34), der seinerseits den zweiten kombinierten Verbinder (36) dreht, der seinerseits das langgestreckte Betriebselement (46) in der Ummantelung (38) dreht, wahlweises Versetzen des Betriebselements (46) in Längsrichtung innerhalb der Ummantelung (38) durch Bewegen des ersten kombinierten Verbinders (34) entlang eines längslaufenden Weges (16) zwischen einer ausgefahrenen Stellung und einer eingezogenen Stellung, und wobei der Schritt des Anbringens der Katheteranordnung ausgeführt wird durch Positionieren des ersten kombinierten Verbinders (34) in der ausgefahrenen Stellung, wobei der erste kombinierte Verbinder (34) und der zweite kombinierte Verbinder (36) miteinander verbunden werden, während der proximate Teil der Ummantelung (38) und die Halterung (90) im proximalen Teil aneinander befestigt werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Katheteranordnung (6) eine Nabe (42) aufweist, die dazu konfiguriert ist, den proximalen Teil der hohlen Ummantelung (38) mit der Halterung (90) im proximalen Teil zu kuppeln.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Verbindungsschritt ausgeführt wird durch Bewegen des proximalen Endes der Katheteranordnung (6) in einer geraden Linie, wodurch das reibschlüssige Kuppeln des ersten kombinierten Verbinders (34) mit dem zweiten kombinierten Verbinder (36) bewirkt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Schritt des Bewegens des proximalen Endes bewirkt, dass der erste kombinierte Verbinder (34) und der zweite kombinierte Verbinder (36) reibschlüssig gekuppelt werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schritt des wahlweisen Drehens ausgeführt wird durch Benutzen eines Motors (30).
  17. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schritt des wahlweisen Versetzens in Längsrichtung ausgeführt wird durch Benutzen eines Motors (20).
  18. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schritt des wahlweisen Versetzens in Längsrichtung manuell oder durch Benutzen eines Motors (20) ausgeführt werden kann.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Schritt des wahlweisen Versetzens in Längsrichtung manuell ausgeführt wird, ein Benutzer ein Antriebschassis (14) der Antriebsanordnung (4) manuell aus einer Antriebsschnecke der Antriebsanordnung ausrückt, um dem Antriebschassis (14) und dem ersten kombinierten Verbinder (34) zusammen zu erlauben, manuell frei entlang einem längslaufenden Weg (16) versetzt zu werden.
  20. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Positionierschritt manuell ausgeführt wird, ein Benutzer ein Antriebschassis (14) der Antriebsanordnung (4) manuell aus einer Antriebsschnecke der Antriebsanordnung ausrückt, um dem Antriebschassis (14) und dem ersten kombinierten Verbinder (34) zusammen zu erlauben, manuell frei entlang einem längslaufenden Weg (16) versetzt zu werden.
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