NL1005946C2

NL1005946C2 - Catheter

Info

Publication number: NL1005946C2
Application number: NL1005946A
Authority: NL
Inventors: Frans Mous; Cornelis Philipus Nap; Wenzel Franz Hurtak
Original assignee: Cordis Europ
Priority date: 1997-05-01
Filing date: 1997-05-01
Publication date: 1998-11-03

Abstract

A catheter (1) including a hose (4) with at least one braided work layer formed from braided thread material is used to form an image in an energy wave field, e.g. for MRI techniques in an RF field. The material for the braided thread in the work layer has a low magnetic susceptibility in order to minimise image disruption. Preferably the low magnetic susceptibility material is aramid, ceramic, thermoplastic, glass or graphite fibre, yarn or thread, or it may be a metal (alloy), especially a copper, tantalum, titanium or nitinol alloy. Also claimed are medical instruments, used to form images in these energy wave fields, which are made from the above materials.

Description

KatheterCatheter

De onderhavige uitvinding betreft een katheter, maar tevens een medisch instrument in het algemeen.The present invention concerns a catheter, but also a medical instrument in general.

De uitvinding betreft derhalve in het bijzonder een katheter, omvattende een slangvormig katheterlichaam 5 met ten minste één vlechtwerklaag, gevormd uit vlecht-draad, welke katheter geschikt is om te worden gebruikt bij beeldvorming in een golfveld, zoals MRI-techniek in een RF-veld.The invention therefore particularly relates to a catheter comprising a tubular catheter body 5 with at least one braid layer formed from braid wire, which catheter is suitable for use in imaging in a wave field, such as MRI technique in an RF field .

Dergelijke katheters zijn algemeen bekend, 10 waarbij gebruik wordt gemaakt van vlechtwerk van bijvoorbeeld roestvrij staal om de katheter zowel een weerstand tegen een hierop uitgeoefend draaimoment als een buig-weerstand te verschaffen.Such catheters are generally known, using braiding of, for example, stainless steel, to provide the catheter with both a resistance to a torque applied to it and a bending resistance.

Een dergelijke katheter volgens de bekende 15 techniek heeft als nadeel, dat de voor het vlechtwerk toegepaste materialen, zoals roestvaststaal, een sterk nadelige invloed hebben op de beelden, die met de genoemde beeldvormingstechniek in een golfveld worden gegenereerd. In het bijzonder in de nabijheid van een dergelij-20 ke katheter treedt verstoring op in het gegenereerde beeld als gevolg van door de katheter veroorzaakte verstoring van het overigens bij voorkeur homogene veld, waardoor weefsel in de nabijheid van de katheter als gevolg hiervan in het gegenereerde beeld verborgen 25 blijft. De beeldvorming is als gevolg hiervan ten minste niet optimaal.The drawback of such a catheter according to the known art is that the materials used for the braiding, such as stainless steel, have a strongly detrimental effect on the images generated in a wave field with the said imaging technique. Particularly in the vicinity of such a catheter, disturbance occurs in the generated image due to disturbance of the otherwise preferably homogeneous field caused by the catheter, as a result of which tissue in the vicinity of the catheter as a result thereof in the generated image remains hidden 25. As a result, the imaging is at least not optimal.

De uitvinding beoogt althans het bovengenoemde bezwaar weg te nemen, en verschaft hiertoe een katheter, die zich onderscheidt, doordat de vlechtwerkdraad is 30 vervaardigd uit een materiaal met een lage magnetische 1005946 2 susceptibiliteit in de vorm van de vlechtwerklaag, ter beperking van verstoring in de beeldvorming.The object of the invention is to eliminate at least the above drawback, and for this purpose it provides a catheter which is distinguished in that the braiding wire is made of a material with a low magnetic susceptibility in the form of the braiding layer, in order to limit disturbance in the braid. imaging.

Met een katheter volgens de onderhavige uitvinding, waarvan de vlechtwerkdraad is vervaardigd uit een 5 materiaal met een lage magnetische susceptibiliteit, zal de interferentie zijn verminderd ten opzichte van een bekende katheter, waardoor een verbetering in contrast en een verbetering van de volledigheid van het gegenereerde beeld zijn bewerkstelligd.With a catheter according to the present invention, the braid wire of which is made of a material with a low magnetic susceptibility, the interference will be reduced compared to a known catheter, thereby improving contrast and improving the completeness of the generated image have been accomplished.

10 Een voordelige voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is gekenmerkt in conclusie 2. Wanneer materiaal met een lage magnetische susceptibiliteit een relatief slap materiaal wordt toegepast, is het verschaffen van een aanvullende vlechtwerklaag zinvol om 15 de sterkte van de op deze wijze vervaardigde katheter te verhogen. Bij voorkeur is een dusdanige katheter gekenmerkt door de eigenschappen van conclusie 3. Hierbij kunnen de vlechtwerklaag en de aanvullende vlechtwerklaag elk een bepalende factor vormen voor een bepaald aspect 20 van de sterkte, zoals weerstand tegen draaimoment, buig-weerstand etcetera. Dit laatste is nader uitgewerkt in conclusie 4.An advantageous preferred embodiment of the present invention is characterized in claim 2. When material with a low magnetic susceptibility is used in a relatively weak material, it is useful to provide an additional braid layer to increase the strength of the catheter manufactured in this way. Preferably, such a catheter is characterized by the properties of claim 3. Here, the braid layer and the additional braid layer can each be a determining factor for a certain aspect of the strength, such as resistance to torque, bending resistance, etc. The latter is further elaborated in claim 4.

Een katheter volgens de onderhavige uitvinding heeft in een verdere uitvoeringsvorm de eigenschappen van 25 conclusie 5. Hierbij geldt, dat hoe dichter de waarde van de magnetische susceptibiliteit van het materiaal die van het weefsel benadert, hoe minder de katheter bij beeldvorming hiertegen af zal steken en in de nabijheid hiervan een verstoring in de beeldvorming zal zijn. Aangezien 30 gewoonlijk weefsels een zeer hoog gehalte water bevatten kan met voordeel een materiaal worden gekozen met althans bij benadering de magnetische susceptibiliteit van water.In a further embodiment, a catheter according to the present invention has the properties of claim 5. In this respect, the closer the value of the magnetic susceptibility of the material approaches that of the tissue, the less the catheter will stand out against this during imaging and in the vicinity thereof will be a disturbance in the imaging. Since fabrics usually contain a very high water content, it is advantageous to select a material having at least approximately the magnetic susceptibility of water.

Teneinde te voorkomen, dat door een katheter volgens de onderhavige uitvinding stromen gaan lopen, die 35 worden geïnduceerd door het RF-veld, vertoont het materiaal in de vlechtwerklaag bij voorkeur een hoge waarde van de elektrische weerstand hiervan om temperatuurverhoging van de katheter te vermijden. Een te hoge temperatuur in 1005946 3 het binnenste van weefsels van een organisme dient vermeden te worden, zelfs al betreft het de temperatuur van een katheter, aangezien cellen en weefsels als gevolg van een dusdanig hoge temperatuur kunnen worden aangetast of 5 ten minste beschadigd.In order to prevent currents induced by the RF field from passing through a catheter according to the present invention, the material in the braid layer preferably exhibits a high value of its electrical resistance to avoid temperature increase of the catheter. Too high a temperature in the interior of tissues of an organism should be avoided, even if it concerns the temperature of a catheter, since cells and tissues can be damaged or at least damaged as a result of such a high temperature.

Voor vele toepassingen kunnen afzonderlijk bijbehorende materialen worden toegepast, elk met een eigen waarde van de magnetische susceptibiliteit en van de elektrische weerstand hiervan. In hoofdzaak van belang 10 bij het bepalen van de keuze voor een bepaald materiaal zijn echter niet de eigenschappen die dit materiaal intrinsiek vertoont, maar de eigenschappen zoals deze na bewerking in de katheter volgens de onderhavige uitvinding naar voren komen. Zo zal een vezelmateriaal of een 15 uit zeer dunne of gesegmenteerde draden bestaande metaal-legering of metaal een afdoende hoge elektrische weerstand vertonen om verhoging van de temperatuur te voorkomen, en desalniettemin een slechts zeer geringe magnetische susceptibiliteit vertonen teneinde verstoring te 20 beperken.For many applications, separately associated materials can be used, each with its own value of the magnetic susceptibility and of its electrical resistance. However, what is of primary importance in determining the choice of a particular material are not the properties that this material intrinsically exhibits, but the properties as they appear after processing in the catheter according to the present invention. For example, a fiber material or a metal alloy or metal consisting of very thin or segmented wires will exhibit a sufficiently high electrical resistance to prevent an increase in temperature, and nevertheless exhibit only very little magnetic susceptibility in order to limit disturbance.

Zoals hierboven is vermeld, omvat de uitvinding naast de katheter, zoals hierboven beschreven tevens een medisch instrument, dat voor dezelfde toepassing als het katheter geschikt is, te weten beeldvorming of MRI-tech-25 niek in een RF-veld. Hiertoe is het instrument vervaardigd uit een materiaal met een lage magnetische susceptibiliteit, en bij voorkeur tevens met een hoge elektrische weerstand.As mentioned above, in addition to the catheter, as described above, the invention also includes a medical instrument suitable for the same application as the catheter, namely imaging or MRI technology in an RF field. For this purpose, the instrument is made of a material with a low magnetic susceptibility, and preferably also with a high electrical resistance.

De onderhavige uitvinding zal hieronder nader 30 worden toegelicht aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden van een katheter volgens deze uitvinding. In de tekening toont: fig. 1 een katheter volgens de onderhavige uitvinding in het algemeen; 35 fig. 2 een uiteengenomen aanzicht van een gedeelte van de in fig. 1 getoonde katheter; fig. 3 een langs de lengte van de in fig. 1 getoonde katheter genomen doorsnede-aanzicht hiervan; en 1005946 4 fig. 4 een doorsnede-aanzicht door een katheter in een alternatieve uitvoeringsvorm hiervan.The present invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments of a catheter according to this invention. In the drawing: Fig. 1 shows a catheter according to the present invention in general; FIG. 2 is an exploded view of a portion of the catheter shown in FIG. 1; FIG. 3 is a sectional view taken along the length of the catheter shown in FIG. 1; and 1005946 FIG. 4 is a cross-sectional view through a catheter in an alternative embodiment thereof.

In de figuren wordt met zelfde referentienum-mers gerefereerd aan zelfde onderdelen.In the figures, reference is made with the same reference numbers to the same parts.

5 Het in fig. 1 getoonde uitvoeringsvoorbeeld van een katheter 1 omvat een koppeling 2, een trekontlasting 3 en een katheterslang 4, waardoorheen een lumen 5 loopt. De hier getoonde katheter is geschikt om tezamen met aanvullende instrumenten of apparatuur te worden ge-10 bruikt, welke bijvoorbeeld via de koppeling met het lumen 5 in de katheterslang 4 in verbinding kan worden gesteld.The exemplary embodiment of a catheter 1 shown in Fig. 1 comprises a coupling 2, a strain relief 3 and a catheter hose 4, through which a lumen 5 passes. The catheter shown here is suitable for use together with additional instruments or equipment, which can for instance be connected via the coupling to the lumen 5 in the catheter hose 4.

De trekontlasting 3 dient voor een betrouwbare verbinding van de katheterslang 4 en de koppeling 2, zodat de koppeling 2 als handgreep kan dienen tijdens het 15 gebruik van de katheter 1 om deze te manoeuvreren. Dit geldt in het bijzonder bij het inbrengen en het uitnemen van de katheter 1.The pull relief 3 serves for a reliable connection of the catheter hose 4 and the coupling 2, so that the coupling 2 can serve as a handle during use of the catheter 1 for maneuvering it. This is especially true when inserting and removing the catheter 1.

In fig. 2 is een deel van de katheter 1 getoond in gedeeltelijk uiteengenomen aanzicht. De katheterslang 20 4 omvat hierbij twee vlechtwerklagen, een eerste vlecht- werklaag 6 en een tweede, aanvullende vlechtwerklaag 7. Beide vlechtwerklagen 6, 7 omringen het lumen 5 in de katheterslang 4.In Fig. 2, part of the catheter 1 is shown in partly exploded view. The catheter hose 4 herein comprises two braiding layers, a first braiding layer 6 and a second, additional braiding layer 7. Both braiding layers 6, 7 surround the lumen 5 in the catheter hose 4.

De draden of vlechtwerklijnen in de eerste 25 vlechtwerklaag 6 zijn onder een grotere vlechtwerkhoek in de katheterslang 4 aangebracht dan de vlechtwerklijnen in de tweede vlechtwerklaag 7. Hiermee wordt bewerkstelligd, dat met de eerste vlechtwerklaag 6 in hoofdzaak de stijfheid of sterkte van de katheterslang 4 tegen een draaimo-30 ment is bepaald, en dat met de tweede vlechtwerklaag 7 een buigstijfheid of buigweerstand van de katheterslang 4 is bepaald. Door dit samenspel van de twee vlechtwerklagen 6, 7 is op doeltreffende wijze compensatie verschaft voor (ontbrekende) mechanische eigenschap-35 pen van de sterkere draden van roestvaststaal of een ander dergelijk materiaal, dat interferentie in de beeldvorming zou veroorzaken, en bovendien gevoelig is voor warmteontwikkeling onder invloed van het RF-veld. Dit is 1005946 5 in het bijzonder van belang, wanneer voor de vlechtwerk-laag of -lagen gebruik wordt gemaakt van materialen, die een op zich onvoldoende stijfheid vertonen, zoals arami-devezels, garen of draad.The wires or braid lines in the first braid layer 6 are arranged at a greater braid angle in the catheter tube 4 than the braid lines in the second braid layer 7. This ensures that the first braid layer 6 substantially counteracts the stiffness or strength of the catheter tube 4. a torque is determined, and that with the second braiding layer 7 a bending stiffness or bending resistance of the catheter hose 4 is determined. This interplay of the two braiding layers 6, 7 effectively compensates for (missing) mechanical properties of the stronger wires of stainless steel or other such material, which would cause interference in the imaging, and is moreover sensitive to heat development under the influence of the RF field. This is particularly important when the braid layer or layers use materials which in themselves exhibit insufficient stiffness, such as aramid fibers, yarn or thread.

5 In fig. 4 is een alternatief getoond voor de in fig. 3 weergegeven uitvoeringsvorm. In fig. 3 zijn de vlechtwerklagen in overeenstemming met het in fig. 2 getoonde uitvoeringsvoorbeeld, op enige afstand van elkaar aangebracht. In fig. 4 is de tweede vlechtwerklaag 10 7 echter nagenoeg direct om de eerste vlechtwerklaag 6 heen aangebracht. Hierbij wordt opgemerkt, dat het zelfs mogelijk is de eerste vlechtwerklaag 6 en de tweede vlechtwerklaag 7 binnen het kader van de onderhavige uitvinding onderling te verweven om een enkele (niet 15 getoonde) vlechtwerklaag te vormen.Fig. 4 shows an alternative to the embodiment shown in Fig. 3. In Fig. 3, the braiding layers are arranged some distance apart in accordance with the exemplary embodiment shown in Fig. 2. In Fig. 4, however, the second braid layer 10 7 is arranged almost directly around the first braid layer 6. It should be noted that it is even possible to interweave the first braid layer 6 and the second braid layer 7 within the scope of the present invention to form a single braid layer (not shown).

Zoals hierboven reeds is vermeld, kunnen verscheidene materialen voor de eerste vlechtwerklaag 6 en de tweede vlechtwerklaag 7 worden toegepast. In het bijzonder zijn reeds aramidevezels, garen of draad ver-20 meld. Hierbij wordt nog opgemerkt, dat de vlechtwerklij-nen van de eerste vlechtwerklaag 6 en van de tweede vlechtwerklaag 7 kunnen zijn voorzien van een coating, waarmee de gewenste eigenschappen, zowel elektromagnetische als mechanische, verder kunnen worden versterkt.As mentioned above, various materials for the first braid layer 6 and the second braid layer 7 can be used. In particular, aramid fibers, yarn or thread have already been reported. It should also be noted here that the braid lines of the first braid layer 6 and of the second braid layer 7 may be provided with a coating, which can further enhance the desired properties, both electromagnetic and mechanical.

25 Verder is het mogelijk van andere soorten vezels gebruik te maken, zoals bepaalde soorten keramische vezels, thermoplastische polymeren en thermoplastische vezels, grafietvezels, glasvezels en dergelijke. Bovendien kan nog gebruik worden gemaakt van bepaalde 30 metalen of roetaallegeringen, zoals koper en vele legeringen hiervan, tantaal, titanium en een verscheidenheid aan nitinol legeringen. Afhankelijk van de beoogde toepassing van de katheter kunnen de materialen voor de eerste vlechtwerklaag 6 en de tweede vlechtwerklaag 7 worden 35 gekozen op hun intrinsieke eigenschappen of de door bewerking hieraan te verstrekken eigenschappen. De beoogde eigenschappen zijn in hoofdzaak, dat de onder invloed van een RF-veld geïnduceerde magnetische eigenschappen zo 1Ö 0 5°4 β 6 nauwkeurig mogelijk zijn afgestemd op die van het weefsel, dat de katheter bij gebruik hiervan omringt.Furthermore, it is possible to use other types of fibers, such as certain types of ceramic fibers, thermoplastic polymers and thermoplastic fibers, graphite fibers, glass fibers and the like. In addition, use can also be made of certain metals or soot alloys, such as copper and many alloys thereof, tantalum, titanium and a variety of nitinol alloys. Depending on the intended use of the catheter, the materials for the first braid layer 6 and the second braid layer 7 may be selected for their intrinsic properties or the properties to be imparted thereto. The intended properties are essentially that the magnetic properties induced under the influence of an RF field should be as accurately matched as possible to those of the tissue surrounding the catheter when used.

In verband met de in de vlechtwerklaag of -lagen door het RF-veld geïnduceerde stromen wordt als 5 aanvullende voorwaarde gesteld, dat de inwendige weerstand van de toe te passen materialen bij voorkeur zo hoog mogelijk is, in het bijzonder bij toepassing van metalen of metaallegeringen, om te voorkomen, dat de geïnduceerde stromen een ongewenste warmteontwikkeling 10 met zich meebrengen. Een dergelijke warmtewisseling zou schade aan het in gebruik omringende weefsel kunnen veroorzaken. Toch is het mogelijk gebruik te maken van metalen of metaallegeringen, waarvan de magnetische susceptibiliteit voldoende laag en de elektrische weer-15 stand voldoende hoog is, hetzij intrinsiek aan het metaal of de metaallegering, hetzij als gevolg van geschikte bewerking tot vlechtwerklaag hiervan.In connection with the currents induced in the braid layer or layers by the RF field, an additional condition is stipulated that the internal resistance of the materials to be used is preferably as high as possible, in particular when using metals or metal alloys. to prevent the induced currents from causing unwanted heat development. Such heat exchange could cause damage to the surrounding tissue in use. Still, it is possible to use metals or metal alloys whose magnetic susceptibility is sufficiently low and the electrical resistance is sufficiently high, either intrinsically to the metal or metal alloy, or as a result of suitable braiding processing.

Volgens het bovenstaande kunnen derhalve zowel diamagnetische als zwakparamagnetische materialen worden 20 toegepast, evenals de reeds genoemde voorbeelden.According to the above, therefore, both diamagnetic and weakly paramagnetic materials can be used, as can the aforementioned examples.

In verband met in hoofdzaak conclusie 1 wordt hierbij nog opgemerkt, dat in de praktijk als referentie gebruik kan worden gemaakt van de magnetische susceptibiliteit van water om de doeltreffendheid van een te kiezen 25 materiaal voor de vlechtwerklagen te evalueren, aangezien het weefsel in hoofdzaak uit water bestaat.In connection with the main claim 1, it is further noted that in practice reference can be made to the magnetic susceptibility of water to evaluate the effectiveness of a material of choice for the braiding layers, since the fabric is mainly water exists.

Het vereiste met betrekking tot de magnetische susceptibiliteit van het te kiezen materiaal in de toestand, waarin het is verwerkt in een vlechtwerklaag, kan 30 als volgt worden weergegeven: lU, - ul < 10’‘..... (!) waarbij de volumetrische magnetische susceptibiliteit aanduidt in SI-eenheden van het toe te passen materiaal, en Xwater van water, welke -9,05xl0*6 bedraagt. Nogmaals 35 wordt hier benadrukt, dat het hier niet de susceptibiliteit of weerstand in bulkvorm betreft, maar in de tot vlechtwerklaag verwerkte vorm.The requirement regarding the magnetic susceptibility of the material to be selected in the state in which it is incorporated in a braid layer can be represented as follows: 1U, - ul <10 '' ..... (!), Where the denotes volumetric magnetic susceptibility in SI units of the material to be used, and Xwater of water, which is -9.05 x 10 * 6. Again, it is emphasized here that this does not concern the susceptibility or resistance in bulk form, but in the braided form.

1005946 71005946 7

Overigens is het tevens mogelijk in de plaats van 10'4 een grotere waarde, bijvoorbeeld 10'2, als drempel in vergelijking (1) te stellen. Hierbij vindt dan wel enige verstoring plaats.Incidentally, it is also possible to use a larger value, for example 10'2, as a threshold in equation (1) instead of 10'4. There will then be some disturbance.

10059461005946

Claims

A catheter, comprising a tubular catheter body with at least one braid layer, which is formed from braid wire, which catheter is suitable for use in imaging in a wave field, such as 5 MRI technique in an RF field, characterized that the braid wire is made of a material having a low magnetic susceptibility in the form of the braid layer to minimize image disturbance.

Catheter according to claim 1, characterized by at least one additional braid layer.

Catheter according to claim 2, characterized in that the braid layer and the additional braid layer comprise braid wires, which are arranged under separate braid angles.

Catheter according to claim 3, characterized in that the braid wire in the braid layer or the additional braid layer is arranged at a larger braid angle to determine the torque resistance than in the others to determine the bending resistance of the catheter.

Catheter according to claim 1, characterized in that the material has a magnetic susceptibility, which is substantially equal to that of tissue surrounding the catheter in use.

Catheter according to claim 1, characterized in that the material has a magnetic susceptibility substantially equal to that of water.

Catheter according to any one of the preceding claims, characterized in that the material in the braid layer has a high electrical resistance to limit the temperature increase of the catheter in use due to the RF field. 1005946

Catheter according to any of the preceding claims, characterized in that the material comprises fibers.

Catheter according to claim 8, characterized in that the fibers comprise at least one of the group of aramid fibers, ceramic fibers, thermoplastic fibers, glass fibers, graphite fibers, yarn and thread.

Catheter according to any one of the preceding claims, characterized in that the material comprises a metal or a metal alloy.

Catheter according to claim 10, characterized in that the metal alloy comprises a copper alloy, a tantalum alloy, a titanium alloy or one of a variety of nitinol alloys.

Catheter according to any one of the preceding claims, characterized in that the braid wire is provided with a coating.

Catheter as claimed in claim 12, characterized in that the covering of the braid wire has a low magnetic susceptibility.

Catheter according to claim 12 or 13, characterized in that the covering of the braid wire has a high electrical resistance.

15. Medical instrument suitable for use in imaging in wave fields, such as MRI technique in an RF field, characterized in that the instrument is manufactured from a material with a low magnetic susceptibility to limit the disturbance in the imaging.

An instrument according to claim 15, characterized in that the material exhibits a high electrical resistance in the braid layer to limit the temperature increase of the catheter in use due to the RF field. 1005946