DE8535567U1

DE8535567U1 - Angiography catheter set with a micro-sonic probe for the sonographic display of vessels

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Publication number: DE8535567U1
Application number: DE19858535567
Authority: DE
Original assignee: WERNECKE KARL DR 4400 MUENSTER DE
Current assignee: WERNECKE KARL DR 4400 MUENSTER DE
Priority date: 1985-12-18
Filing date: 1985-12-18
Publication date: 1986-07-17

Description

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Angiographiekatheterset mit einer Mikroschallsonde zur sonographischen Darstellung vofT GefäßenAngiography catheter set with a micro-sonic probe for sonographic representation of vofT vessels

Die Neuerung betrifft einen Angiographiekatheterset,
bestehend aus einem Katheter und gegebenenfalls einem Führungsdraht, zur Einführung in Körpergefäße, das im Bereich seiner Spitze mit einer mit mehreren Piszokristallen bestückten Hikroschallsonde versehen ist.The innovation concerns an angiography catheter set,
consisting of a catheter and, if necessary, a guide wire for insertion into body vessels, which is provided in the area of its tip with a micro-sonic probe equipped with several piszo crystals.

Die Diagnostik der Gefäße, insbesondere der erkrankten Gefäße, stützt sich heute noch im wesentlichen auf die röntgenologische Darstellung des Gefäßlumens mit jodhaltigen Kontrastmitteln, das über einen in das Gefäß eingeführten Katheter injiziert wird. Zwar liefert die
röntgenografische Diagnostik, auch Angiographie genannt, recht zuverlässige Aussagen über das Ausmaß und die
Ausdehnung von bestimmten Gefäßerkrankungen. Als optimales Verfahren zur Darstellung von Gefäßwandprozessen kann sie jedoch nicht angesehen werden. Der entscheidende Nachteil ist, daß die Angiographie lediglich ein Ausgußbild des Gefäßlumens liefert, während die Gefät»- wand selbst unsichtbar bleibt. Röntgenaufnahmen des
kontrastmittelgefüllten Gefäßes liefern also nur ein
Summationsbild, aus dem auch in mehreren Ebenen angefertigt sich keine echten Gefäßquerschnitte ableiten las-Ben. Kleine Gefäßwandauflagerungen (sogenannte Plaques)The diagnosis of the vessels, in particular the diseased vessels, is still based today essentially on the radiological representation of the vessel lumen with iodine-containing contrast media, which is injected via a catheter inserted into the vessel. Although it delivers
Radiographic diagnostics, also known as angiography, make quite reliable statements about the extent and the
Expansion of certain vascular diseases. However, it cannot be regarded as an optimal method for depicting vascular wall processes. The decisive disadvantage is that angiography only provides a cast image of the vessel lumen, while the vessel wall itself remains invisible. X-rays of the
Contrast medium-filled vessel therefore only deliver one
Summation image, from which no real vessel cross-sections can be derived even in several planes las-Ben. Small deposits on the vascular wall (so-called plaques)

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können, wenn sie nicht tangential getroffen werden, durch die Kontrastmittelsäule überdeckt und damit übersehen werden.can, if they are not hit tangentially, covered by the contrast agent column and thus overlooked will.

Es wird daher zur Diagnostik auch die Sonographie mit von außen an die Gefäße herangeführten, hochauflösenden Schallköpfen (5 - 10 MHz) herangezogen. Hierbei werden an gut zugänglichen, oberflächlich gelegenen Gefäßen ausgezeichnete Ergebnisse erzielt, die teilweise die Ergebnisse der Angiographie, insbesondere im Nachweis kleinerer Plaques, übertreffen. Andere Gefäßregionen, wie z. B. die Nieren- oder Koronararterien, können wegen zu großer Schalldistanz (Nierenarterien) oder Gasüberlagerung (Koronararterien) sonographisch nicht oder nicht ausreichend sicher beurteilt werden.Sonography is therefore also used for diagnostics, with high-resolution images brought to the vessels from the outside Transducers (5 - 10 MHz) are used. This is done on easily accessible, superficially located vessels obtained excellent results, partly the results of angiography, especially in the detection smaller plaques, surpass. Other vascular regions such as B. the kidney or coronary arteries, because of excessive sound distance (renal arteries) or gas overlay (Coronary arteries) cannot be assessed with ultrasound or cannot be assessed with sufficient certainty.

Weiterhin ist nach dem deutschen Gebrauchsmuster 7 739 eine Vorrichtung zur Bestimmung der inneren und äußeren Berandung (Innen- und Außendurchmesser) von Gefäßen bekannt, bei der am Umfang des Katheters Piezokristalle als Ultraschall-Sender und -Empfänger angeordnet sind, die in radialer Richtung wirksam sind. Mit Hilfe dieser Vorrichtung können Querschnittsbilder des Gefäßes in Höhe der Katheterspitze angefertigt werden. Ein Nachteil der beschriebenen Vorrichtung ist, daß kein Einblick in die vor dem Katheter liegenden Gefäßabschnitte möglichFurthermore, according to the German utility model 7 739 is a device for determining the inner and outer Boundaries (inner and outer diameter) of vessels are known, with piezo crystals on the circumference of the catheter are arranged as an ultrasonic transmitter and receiver, which are effective in the radial direction. With the help of this Device, cross-sectional images of the vessel at the level of the catheter tip can be made. A disadvantage of the device described is that it is not possible to see into the vessel sections lying in front of the catheter

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ist, α. h. es können nur Querschnitte von Gefäßregionen angefertigt werden, die mit dem Katheter bereits sondiert wurden. Insbesondere bei dein Vorhandensein von Plagues ist das nicht ungefährlich, da die Gefäßwandauflagerungen abgelöst und zu Embolien im nächgeordneten Stromgebiet führen können.is, α. H. only cross-sections of vascular regions can be used which have already been probed with the catheter became. Especially with your presence of This is not without risk of plagues, as the vascular wall deposits detached and can lead to embolisms in the next subordinate river basin.

Es stellt sich demnach die Aufgabe, einen Katheter bzw. Katheterset mit einer Mikroschallsonde anzugeben, der möglichst risikoarm einen Einsatz in Körpergefäßen an lebenden Organismen (Menschen und Tieren) erlaubt und eine hohe Bildauflösung ermöglicht.It is therefore the task of a catheter or Specify catheter set with a micro-sonic probe, the use in body vessels with as little risk as possible living organisms (humans and animals) and enables high image resolution.

Diese Aufgabe wird gemäß Neuerung bei einem Katheterset der genannten Art dadurch gelöst, daß die Piezokristall im oder am Kopf des Katheters mit der Schallabstrahlseite und Schallempfangsseite in Vorausrichtung zeigend angebracht sind. Das bedeutet, daß der Sektorausschnitt des erzeugten Schallfeldes um die verlängerte Achse des Katheters und nicht mehr, wie beim Stand der Technik, lediglich radial um die Peripherie des Katheters angeordnet ist. Die interne Beschallung durch eine in die . Gefäße einführbare Mikrosonde mit Katheter bietet gegenüber den externen röntgenographischen oder perkutanen sonographischen Darstellungen der Gefäße erhebliche Vorteile. Durch die zentrale Lage der Sonde im Gefäß und der vor ihr liegenden "Wasservorlaufstrecke", (Blutflüs-According to the innovation, this task is performed in a catheter set of the type mentioned solved in that the piezo crystal in or on the head of the catheter with the sound emitting side and sound receiving side pointing in advance are attached. This means that the sector section of the generated sound field around the extended axis of the Catheter and no longer, as in the prior art, only arranged radially around the periphery of the catheter is. The internal sound system through one in the. Vessel-insertable microprobe with catheter offers opposite the external radiographic or percutaneous sonographic images of the vessels are considerable Advantages. Due to the central location of the probe in the vessel and the "water flow path" in front of it (blood flow

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sigkeit), ergeben sich ideale, überlagerungsfreie Schallbedingungen. Wegen der kurzen Schalldistanzen kennen Piezokristall mit hoher Frequenz, d. h. mit mehr als 10 MHz, eingesetzt werden. Diese Frequenzen werden im Allgemeinen als Mikroschall, in manchen Veröffentlichungen auch als "Ultraschall" bezeichnet. Im vorliegen-sigkeit), ideal, superposition-free sound conditions result. Because of the short sound distances know piezo crystal with high frequency, i. H. with more than 10 MHz. These frequencies are generally called micro-sound, in some publications also known as "ultrasound". In the present

den Falle stellen daher die Begriffe "Ultraschall" und "Mikroschall" bzw. "Ultraschallsonde" bzw. "Mikroschalleonde" Synonyme dar.The trap is therefore the terms "ultrasound" and "micro-sonic" or "ultrasonic probe" or "micro-sonic probe" Synonyms.

Die als Schallelemente dienenden Piezokristall müssen in Vorausrichtung zeigend, d. h. im wesentlichen axial von der Katheterrückseite weggerichtet sein, so daß ein nach vorne in Richtung des Kathetervorschubes gehender Schallstrahl aussendbar ist. Insbesondere für angiographisch-therapeutische Techniken, wie die Gefäßdehnung mit Ballonkathetern (Angioplastie), ergibt sich damit öer Vorteil, daß der unmittelbar vor der Katheterspitze ! gelegene Gefäßabschnitt im Längsschnitt beschallt undThe piezo crystals serving as sound elements must pointing in advance, d. H. be directed axially away from the catheter back substantially, so that a forward sound beam can be emitted in the direction of the catheter advance. Especially for angiographic-therapeutic Techniques such as vascular dilatation with balloon catheters (angioplasty) result from this öer advantage that the one directly in front of the catheter tip! located vessel section in the longitudinal section sonicated and

abgebildet werden kann. Dabei kann die Lage des Katheters durch gleichzeitige Röntgenkontrolle festgestellt 'werden. Die Mikroschallsonde an der Spitze des Katheterscan be mapped. The position of the catheter can be determined by simultaneous x-ray control 'will. The ultrasonic probe at the tip of the catheter

erlaubt eine permanente Sichtkontrolle während des KathetervorsGhubes. Durch Verschieben des Katheters um ί die eigene Achse kann die Gefäßwand mit eventuell aufallows permanent visual inspection during catheter advancement. By moving the catheter around ί the vessel wall may also have its own axis

liegenden Plaques dreidimensional erfaßt werden. Insbe-lying plaques can be recorded three-dimensionally. Especially

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sondere bei hochgradig verengten oder atypisch abgehenden Gefäßen ist damit eine Kathjetersondierung Wesentlich vereinfacht.especially in the case of severely narrowed or atypical exiting In this way, catheter probing is considerably simplified for vessels.

Weiterhin soll darauf hingewiesen werden, daß das Einführen des neuerungsgemäßen Kathetersets in Gefäßregionen mit höherem UHböiieiisikö (z. B. in Kopf= und Halssrterien mit dem Risiko des Hirninfarktes, Koronararterien mit dem Risiko des Herzinfarktes), eine geringere Komplikationsrate erwarten läßt. Bei jeder Kathetersöndierung besteht das Risiko einer Ablösung und Verschleppung von Plaguematerial in die Gefäßperipherie. Ein resultierender Gefäßverschluß kann zu schwerwiegenden Organausfällen führen. Es ist daher vorstellbar, daß Katheterbewegungen unter sonographischer Kontrolle mit einer geringeren Komplikationsrate belastet sei!n werden.It should also be pointed out that the introduction of the catheter set according to the invention into vascular regions with a higher risk of boiliness (e.g. in the head and neck arteries with the risk of cerebral infarction, coronary arteries with the risk of myocardial infarction), a lower complication rate can be expected. Every time a catheter is opened, there is a risk of detachment and carryover of plague material into the vascular periphery. A resulting Vascular occlusion can lead to serious organ failure. It is therefore conceivable that catheter movements be burdened with a lower complication rate under sonographic control.

Gemäß Unteranspruch 2 wird eine Mehrzahl von Piezokristallen im Kopf des Katheterssets in einer quer zur Katheterachse verlaufenden Geraden oder über die Kathetervorderseite konvex in Vorausrichtung gekrümmten Anordnungen aufgereiht. Dabei kann diese Anordnung direkt • mit einem Katheter oder aber auch am Kopf eines in dem Katheter verschiebbaren Führungsdrahtes angebracht sein. Unter dem Begriff "Katheterset" kann demnach der Katheter mit der Mikroschallsonde, gegebenenfalls aber auch der Katheter mit eingeschobenem Führungsdraht und Mirjco-According to dependent claim 2, a plurality of piezo crystals in the head of the catheter set in a transverse to Catheter axis extending straight lines or over the catheter front side convex in a forward direction curved arrangements lined up. This arrangement can be done directly • with a catheter or on the head of one in the Catheter slidable guide wire attached. The term "catheter set" can therefore be used to describe the catheter with the micro-sonic probe, but possibly also the catheter with inserted guide wire and Mirjco-

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schallsonde, verstanden werden. Isound probe, to be understood. I.

Ausführungsbeispiele der Neuerung werden anhand der § beigefügten Zeichnung erläutert.Embodiments of the innovation are explained using the attached drawing.

Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzelnen: i. The figures of the drawing show in detail: i.

Figur 1 in schematischer Darstellung ein Körpergefäß, ΕΙ ζ. B. Arterie, in vergrößerter Darstellung, mit $ einem eingeführten Katheterset gernäf. Neuerung; |Figure 1 in a schematic representation of a body vessel, ΕΙ ζ. B. artery gernäf in an enlarged view, with a $ inserted catheter set. Innovation; |

Figur 2 das bei entsprechender Schaltung entstehende s Monitor-Bild; I FIG. 2 the monitor image produced with a corresponding switching; I.

Figur 3 in leicht schematisierter Darstellung Aufsicht · und Seitenansicht auf den Kopf des Kathetersets
in einer ersten Ausführungsform;FIG. 3 shows a slightly schematic representation of a top and side view of the head of the catheter set
in a first embodiment;

Figur 4 eine entsprechende Seitenansicht in einer ande- | ren Ausführungsform; f Figure 4 shows a corresponding side view in another | ren embodiment; f

Figur 5 eine Ausführungsform, bei der der Katheterset ,; als Katheter mit Führungsdraht ausbegildet ist.FIG. 5 shows an embodiment in which the catheter set,; is designed as a catheter with guide wire.

Figur 1 zeigt im Schnitt ein Körpergefäß, hier Arterie | 1, welches im Längschnitt dargestellt ist. Das Körpergefäß 1 besitzt eine Abzweigung 2. Das Lumen des Körperge-Figure 1 shows in section a body vessel, here artery | 1, which is shown in longitudinal section. The body vessel 1 has a branch 2. The lumen of the body

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fäßes 1 ist durch eine Stenose 3, gebildet durch Ablagerungen, wesentlich verengt. Die von der im Bild linken Seite ankommende Spitze eines Katheters 4 ist mit einer ültraschallsonde 5 bestückt. Die ültraschallsonde 5 wiederum verfügt als Sende- und Empfangselemente über über mehrere Piezokristall, die wegen ihrer Kleinheit in der Figur 1 nicht erkennbar sind. In der Zeichnung wird jedoch verdeutlicht, daß ein Sektorbild 6, das von der ültraschallsonde ausgeht, um die verlängerte Achse A des Katheters 4 herum angeordnet ist.Fäßes 1 is significantly narrowed by a stenosis 3, formed by deposits. The one on the left in the picture The tip of a catheter 4 arriving at the side is equipped with an ultrasound probe 5. The ultrasonic probe 5 in turn has several piezo crystals as transmitting and receiving elements, which because of their small size in the Figure 1 cannot be seen. In the drawing, however, it is made clear that a sector image 6, which is of the ültraschallsonde goes out, is arranged around the extended axis A of the catheter 4.

Die Schallechos, die von den Wanden des Gefäßes, von den Plaques und von den benachbart liegenden Organen zurückgeworfen werden, werden von den entsprechenden Piezo-Schallempfängern aufgenommen und über Drahtleitungen, die ebenfalls am oder im Katheter verlegt und angeordnet sind, zu einer an sich bekannten Rechner- und Monitorschaltung geführt. Auf einem Fernsehmonitor 7, wie er in Figur 2 dargestellt ist, erscheint dann ein Bild, wie es schematisch der genannten Figur 2 entnehmbar ist. Im Bild des Monitors sind die Abbilder der Abzweigung 2¹, der eine Stenose 3 bildenden Plaques 8¹ deutlich zu erkennen.The sound echoes that are thrown back from the walls of the vessel, from the plaques and from the adjacent organs, are picked up by the corresponding piezoelectric sound receivers and via wire lines that are also laid and arranged on or in the catheter to a known per se Computer and monitor circuit led. A picture then appears on a television monitor 7, as shown in FIG. 2, as can be seen schematically in the cited FIG. 2. The images of the junction 2 ¹ and the plaques 8 ¹ forming a stenosis 3 can be clearly seen in the image of the monitor.

Die bisher nur global beschriebene Anordnung der Ultraschallsonde ist in einer ersten Ausführungsform derThe previously only globally described arrangement of the ultrasound probe is in a first embodiment of the

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Figur 3 zu entnehmen. Diese Figur ist gegenüber der Darstellung gemäß Figur 1 wesentlich vergrößert. Bei Aufsicht auf die Spitze des Katheters, d. h. auf den Kopf 10, ist zu erkennen, daß insgesamt elf kleine Piezokristalle 11, 12 in einer quer zur Achse des Katheters 4 verlaufenden geraden Anordnung aufgereiht sind. Diese Piezokristalle bilden damit die ültraschallsonde, welche somit an der Spitze eines Angiographie-Katheters angebracht ist. In der Routine-Diagnostik eingesetzte Katheter haben einen Außendurchmesser von etwa 2,34 mm (7 French). Ähnliche Abmessungen sind auch für die Ausi:ührurK|sform gemäß Figur 3 gewählt worden. Die Piezokristalle haben einen Querschnitt von etwa 0,2 mm. Die Schallfequenz liegt in Bereichen über 10 MHz. Hier wird nach fachmännischem Wissen auf übliche Frequenzen der für Piezokristalle erforderlichen Werte zurückgegriffen. Die in der ültraschallsonde vereinten PiezokristalleFigure 3 can be seen. This figure is significantly enlarged compared to the illustration according to FIG. at Top view of the tip of the catheter, d. H. on the head 10, it can be seen that a total of eleven small ones Piezo crystals 11, 12 are lined up in a straight arrangement running transversely to the axis of the catheter 4. These piezocrystals form the ultrasound probe, which is attached to the tip of an angiography catheter is appropriate. Catheters used in routine diagnostics have an outer diameter of around 2.34 mm (7 French). Similar dimensions are also used for the design shape according to Figure 3 has been selected. The piezocrystals have a cross section of about 0.2 mm. the The sound frequency is in ranges over 10 MHz. Here, according to professional knowledge, the usual frequencies are used values required for piezocrystals are used. The piezo crystals combined in the ultrasonic probe

schallen nun nicht gleichzeitig, sondern werden in bestimmten Sequenzen durchlaufen. Das Sektorbild wird nach einem hier nicht weiter erläuterten Prinzip des "phased array" aufgebaut.do not sound at the same time, but are run through in certain sequences. The sector image is after a principle of the "phased array" not explained further here.

•Das Sektorbild könnte jedoch auch nach dem Prinzip des "curved array" entworfen werden. In einem "curved• The sector image could, however, also be designed according to the "curved array" principle. In a "curved

^(J array", wie es bei der Ausführungsform gemäß Figur ty ^(J array ", as it is in the embodiment according to FIG. Ty

gewählt ist, liegen die Piezokristalle II¹, 12' ebenfalls im Köpf eines Katheters 4. Sie sind radiäf inis selected, the piezocrystals II ¹ , 12 'are also in the head of a catheter 4. They are radially in

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einem konvex geformten Schallkopf angeordnet. Da nach den bisherigen Erfahrungen Konvex-Schallköpfe ein besseres Sektorbild liefern als die sogenannten "phased array"-Anordnungen, ergibt sich für bestimmte Anwendungsfälle eine bessere Bildauflösung.arranged a convex shaped transducer. Thereafter Experience has shown that convex transducers provide a better sector image than the so-called "phased" array "arrangements arise for certain applications a better image resolution.

Die Piezokristall II¹ und 12' sind in Vorausrichtung abstrahlend in einer gekrümmten Anordnung aufgereiht, wie dies aus Figur M hervorgeht.The piezoelectric crystal II ¹ and 12 'are arrayed in the direction of advance radiating in a curved configuration, as is apparent from FIG M.

In Figur> 5 ist das KatheterendeIn Figure> 5 is the end of the catheter

mit einer Aufreihung von Piezokristallen 21, 22,with a string of piezo crystals 21, 22,

am Kopfe eines in einem tubusartigen Katheter 14 verschiebbaren Führungsdrahtes 15 angebracht. Führungsdrähte für Katheter aus Edelstahl oder anderen Metallen haben einen Durchmesser von beispielsweise 1,6 mm. An der Spitze eines solchen Führungsdrahtes könnten damit nur etwa acht Piezokristall 21, 22 angebracht werden, wobei sowohl die gerade als auch die gekrümmte Aufreihung möglich sind. Im Ausführungsbeispiel ist eine gekrümmte Anordnung dargestellt. Eine geringere Anzahl von Piezokristallen bedeutet eine Minderung der Bildqualität. Die Verwendung eines Führungsdrahtes 15 hat jedoch den Vorteil, daft das für die Sondierung von Gefäften vorteilhafte sogenannte koaxiale System, d. h. Katheter mit endständiger, für Führungsdrähte passierbare Öffnung undattached to the head of a guide wire 15 displaceable in a tube-like catheter 14. Guide wires for catheters made of stainless steel or other metals have a diameter of 1.6 mm, for example. At the tip of such a guide wire you could use it only about eight piezocrystals 21, 22 can be attached, both straight and curved rows possible are. In the exemplary embodiment, a curved arrangement is shown. A smaller number of Piezo crystals mean a reduction in image quality. However, the use of a guide wire 15 has the advantage that it is advantageous for the probing of vessels so-called coaxial system, d. H. Catheter with a terminal opening that is passable for guide wires and

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darin verschiebbar geführten Führungsdraht, beibehalten werden kann. Die Sondierung von Körpergefäßen könnte somit in üblicher Technik unter Röntgen-Durchleuchtungskontrolle erfolgen. In "Problemfällen" könnte die Schallsonde an der Spitze des Führungsdrahtes jederzeit ohne Wechsel des Katheters eingefahren werden. Auch kann die vor Einführung des Katheters in Seitenäste erfolgende Vorsondierung des Gefäßes mit einem Führungsdraht unter Ultraschall-Sondierung erfolgen. Schließlich läßt sich auch die korrekte Lage des Katheters in einer Gefäßstenose durch eine einfahrbare Schallsonde besser überprüfen.guide wire slidably guided therein can be retained. Probing of body vessels could thus in the usual technique under fluoroscopic control take place. In "problematic cases" the probe at the tip of the guide wire could be used at any time can be retracted without changing the catheter. This can also take place before the catheter is inserted into side branches Pre-probing of the vessel with a guide wire under ultrasonic probing. Finally lets The correct position of the catheter in a vascular stenosis is also improved by a retractable sonic probe check.

Für die Materialauswahl von Katheter und Führungsdraht wird auf die Erfahrungen zurückgegriffen, die bei der Serstellung und Anwendung von derartigen Körperkathetern gewonnen wurden. Die Katheter beispielsweise bestehen aus einem relativ steifen Kunststoff-Material, während die Führungsdrähte aus Metall sind.For the selection of the material for the catheter and guide wire, the experience gained in the Establishment and application of such body catheters were obtained. The catheters, for example, exist made of a relatively stiff plastic material, while the guide wires are made of metal.

Insgesamt ergeben sich bei der Verwendung der Ausführungsformen gemäß Neuerung die eingangs genannten Vorteile, so daß von einem wesentlichen Fortschritt auf dem Gebiete der Gefäßsondierung und Gefäßdiagnostik gesprochen werden kann.Overall, the use of the embodiments according to the innovation results in the advantages mentioned at the beginning, so that spoken of a substantial advance in the field of vascular sounding and vascular diagnosis can be.

Claims

-Al- protection claims:

1. Angiography catheter set / consisting of a catheter and, if necessary, a guide wire, for insertion in body vessels, which in the area of its tip with one equipped with several piezocrystals Micro-sonic probe is provided,

characterized in that the piezo crystal (11,

12; 11 ', 12'; 21, 22) in or on the head of the catheter

j (4, 14) with the sound emission side and sound

receiving side are attached pointing in advance.

2. Catheter according to claim 1, characterized in that a plurality of piezocrystals in the head of the catheter (4, 14) in a direction transverse to the catheter axis (A) extending straight or over the catheter front side convex in a forward direction curved arrangement are lined up.

3. Catheter according to claim 2 or 2, characterized in that the piezo crystals (21, 22) are attached to the head of a guide wire (15) which can be displaced in the cathter (14).

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