NL8901084A - Intra-luminale inrichting. - Google Patents

Description

Titel: Intra-luminale inrichting

De uitvinding heeft betrekking op een intra-luminale inrichting voor onderzoek en/of behandeling van bijvoorbeeld bloedvaten, omvattende een katheter met een aan het in een arterie te brengen uiteinde zich bevindende, ten opzichte van het resterende deel van de katheter beweegbare tip en voorzien van middelen om die tip met een gewenste snelheid te doen roteren ten opzichte van de katheter en ten opzichte van bedieningsorganen en -apparatuur nabij of aan het bedienings-uiteinde van de katheter.

Een dergelijke inrichting is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 87.00632. Bij de bekende inrichting is het vaste deel van de katheter nabij de roteerbare tip voorzien van een transducent en is de tip voorzien van een ten opzichte van de transducent schuin opgestelde spiegel (figuur 3). Door het roteren van de tip met de spiegel worden door de transducent uitgezonden hoogfrequente ultrasone trillingen in verschillende richtingen volgens een roterende baan uitgezonden en worden de echo's op soortgelijke wijze opgevangen, zodat een beeld van een deel van de ruimte rondom de katheter-tip kan worden opgebouwd.

Het is uiteraard mogelijk de roterende tip van de katheter te voorzien van de transducent, in welk geval geen spiegel nodig is. In hogergenoemde publikatie is een roterende transducent reeds weergegeven, zij het dat deze zich vlak achter de overigens stilstaande tip van de katheter bevindt (figuur 2).

Het doen roteren van de tip van de katheter geschiedt gewoonlijk met behulp van een aan het bedieningsuiteinde van de katheter opgestelde aandrijfmotor, die via een flexibele as, die door de katheter verloopt, is gekoppeld met de tip. De as dient flexibel te zijn, omdat de katheter in bedrijf bijvoorbeeld in het arteriestelsel van een te onderzoeken patient wordt gebracht en alle buigingen en bochten van dat stelsel moet kunnen volgen. Een probleem, dat zich hierbij voordoet is dat de nauwkeurige stand van de tip van de kathe- ter niet langer bekend is. Zelfs bij een flexibele as, die zo torsiestijf mogelijk is uitgevoerd bestaat de mogelijkheid dat over de gehele lengte van de as enige torsie optreedt, zodat de stand van de as aan het motoreinde geen nauwkeurige informatie verschaft over de stand van de tip aan het andere uiteinde van de as. Daarbij komt voorts dat storingen in het rotatiegedrag van de tip kunnen optreden als gevolg van bijvoorbeeld in de katheterbuis en/of de tiplagering optredende wrijvingen. Dit alles maakt, dat bij de verwerking van de van de tip afkomstige echosignalen van de door de trans-ducent uitgezonden trillingen, welke verwerking veelal met behulp van een computer plaatsvindt, een signaal niet voldoende nauwkeurig aan een bepaalde plaats kan worden toegekend, zodat een onnauwkeurig of zelfs vertekend beeld van de ruimte rond de tip wordt gevormd. Het effect op een weergave-beeld van de hogergenoemde verschijnselen zal immers zijn, dat binnen een cirkel van 360° in de ene sector de geluidsbundels "te snel" langs de omtrek gaan en een eindje verderop weer "te langzaam". Dit geeft zeker een vertekend beeld en kan bezwaarlijk zijn, met name voor bepaalde toepassingen van de inrichting, bijvoorbeeld de toepassing bij het door vonkerosie verwijderen van obstructies in de arterie. Bij die toepassing is het van groot belang dat de vonkerosie daar wordt verricht, waar zich de obstructie bevindt. Daartoe dient de plaats nauwkeurig bekend te zijn. Voorts is een vertekend beeld bezwaarlijk voor een juiste diagnostische interpretatie van die beelden .

De uitvinding nu heeft tot doel een inrichting te verschaffen, waarin het gesignaleerde probleem van de nauwkeurige plaatsbepaling is opgelost. Dit doel wordt bereikt met een inrichting, waarin een optische vezel in de katheter is opgenomen of met die katheter is verbonden, die reikt tot nabij de roteerbare tip of het roteerbare deel, terwijl nabij of in die tip of dat deel markeringsmiddelen zijn voorzien, die via die optische vezel aan het bedieningsuiteinde van de katheter kunnen worden waargenomen, terwijl hetzij de vezel, hetzij de markeringsmiddelen zijn ingericht om met de roteerbare tip of het roteerbare deel mee te bewegen. Aldus kan volgens de uitvinding op ieder moment de nauwkeurige stand, althans hoekstand van het roterende gedeelte ten opzichte van het niet roterende deel van het kathetereinde worden vastgesteld. Indien de desbetreffende informatie, bij computerverwerking van de echosignalen van de transducent, eveneens aan de computer wordt toegevoerd kan die computer elk signaal steeds op de juiste plaats afbeelden, zodat steeds een getrouw beeld wordt gevormd.

Bij een geschikte uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is de optische vezel opgenomen in de middelen voor het doen roteren van de tip van de katheter, zodat het uiteinde van de vezel nabij de tip met die tip meeroteert, terwijl de markeringsmiddelen bevestigd zijn op of deel uitmaken van een vast gedeelte van de katheter nabij de tip.

Ongeacht of de vezel roteert en de markeringsmiddelen stilstaan of de vezel stilstaat en de markeringsmiddelen met de roterende tip zijn verbonden worden volgens de uitvinding bij voorkeur de markeringsmiddelen gevormd door een in hoofdzaak schijf- of ringvormig lichaam met een oppervlak dat nagenoeg loodrecht staat op de as van de katheter ter plaatse,tegenover welk oppervlak zich het uiteinde van de vezel bevindt, waarbij het lichaam roteert, indien de vezel stilstaat en omgekeerd, zodat bij roterende tip het vezel-uiteinde een cirkelbeweging langs het oppervlak beschrijft en op het oppervlak in de door het vezeluiteinde daarover beschreven baan markeringen zijn aangebracht. Op geschikte wijze bestaan daarbij de markeringen uit een reeks in cirkelvorm gerangschikte op regelmatige afstand van elkaar opgestelde reflecterende segmenten. Voor een juiste plaatsbepaling is het daarbij gewenst dat op een geschikte plaats in de reeks regelmatig gerangschikte segmenten een onregelmatigheid is voorzien. Een dergelijke onregelmatigheid kan bestaan uit de afwezigheid van een segment op de geschikte plaats. Dit ontbrekende segment dient dan als referentiepunt in de cirkel-baan. Uiteraard is het ook mogelijk dat de onregel-matigheid bestaat uit een andere vorm van het segment ter plaatse, vergeleken met de vorm van de overige segmenten.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening, waarin: figuur 1 een weergave in doorsnede is door het uiteinde met roteerbare tip van de katheter van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding en figuur 2 een weergave is van een geschikt stelsel van markeringen ten gebruike in de inrichting volgens figuur 1.

In figuur 1 is in doorsnede het uiteinde van de katheter van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding schematisch weergegeven. De katheterbuis 1 is aan dat uiteinde door een eindkap 2 van een geschikt materiaal afgedicht. Het materiaal van de eindkap 2 dient vóór de ultrasone straling van de transducent aan het einde van de katheter doorlaatbaar te zijn, evenals uiteraard voor de door de transducent weer op te vangen echo's. Door de katheterbuis 1 verloopt de flexibele, roteerbare as 3, die aan het andere (niet weergegeven) uiteinde van de katheter is gekoppeld of kan worden gekoppeld met een aandrijfmotor om de as 3 te doen roteren in de katheterbuis 1. In het centrum van de as 3, van welke as de opbouw overigens voor de onderhavige uitvinding niet belangrijk is, verloopt de optische vezel 4. In de flexibele, roteerbare as 3 zijn voorts nog geschikte elektrische leidingen opgenomen voor het voeden van de transducent in de kathetertip en het terugvoeren van signalen van die transducent naar de verwerkingsapparatuur aan het andere uiteinde van de katheter.

Nabij het einde van de katheterbuis 1 is daarin de dwars op de as van de buis 1 gerichte schijf 5 aangebracht. De schijf 5 is vast met de katheterbuis 1 verbonden. De roteerbare as 3 eindigt op enige afstand voor de schijf 5. Op het uiteinde van de as 3 is een met een bus 6 verbonden flens bevestigd. De bus 6 heeft een buitendiameter, die enigszins geringer is dan de binnendiameter van de katheterbuis 1, zodat de bus 6 soepel in de buis 1 kan roteren. In het vooreinde van de bus 6 is een cylindrisch lichaam 7 met een verjongd gedeelte 8 bevestigd, welk lichaam 7,8 van een centrale doorboring is voorzien. Het verjongde gedeelte 8 van de cylinder 7 steekt door een centrale opening in de vaste schijf 5. De afmetingen van de verschillende onderdelen zijn bijvoorbeeld zodanig, dat het deel 8 van de cylinder 7 als het ware is gelagerd in de opening in de schijf 5.

Op het verjongde gedeelte 8 van de cylinder 7, voorbij de opening in de schijf 5 is het houderorgaan 9 voor de trans-ducent 10 bevestigd. De elektrische en signaalleidingen 11 en 12 naar resp. het voorste en het achterste elektrodevlak van het keramische transducentplaatje van de transducent 10 verlopen via de doorboring door het lichaam 7 en de ruimte in de bus 6 naar de voorzijde van de roteerbare as 3, via welke as 3 zij verder door de katheter zijn gevoerd.

De optische vezel 4 is aan de voorzijde van de roteerbare as 3 zijwaarts uit het centrum van de as gevoerd en buigt af teneinde via een geschikte doorboring door een naar de buitenomtrek toe gelegen gedeelte van de cylinder 7 uit te monden aan de buitenzijde van het verjongde deel 8 vlak voor een van de hoofdoppervlakken van de schijf 5. In bedrijf roteert de uit de onderdelen 6 tot en met 10 opgebouwde kathetertip met de roteerbare as 3 mee, aangezien die onderdelen vast op die as 3 zijn bevestigd. Het eindvlak van de zijwaarts uitgebogen optische vezel 4 beschrijft daarbij een cirkelvormige· baan over het ertegenover gelegen oppervlak van de vaste schijf 5. In die baan zijn op het oppervlak van de schijf 5 geschikte markeringen voorzien. Die markeringen kunnen via de optische vezel worden gedetecteerd. Aangezien de optische vezel vast is verbonden met de roterende tip aan het uiteinde van de katheter kan aldus ondubbelzinnig de stand van de kathetertip worden gekoppeld met de stand van de vaste katheterbuis 1. Aldus is ten allen tijde de stand van de transducent ten opzichte van het vaste katheterbuiseinde bekend. Detectie van de markeringen op de vaste schijf 5 kan bijvoorbeeld geschieden door licht via de optische vezel 4 op de markeringen te richten en het gereflecteerde licht via de vezel terug te voeren naar het andere uiteinde van de katheter, alwaar geschikte verwerkingsapparatuur kan zijn voorzien. Indien de verwerkingsapparatuur een computer omvat kunnen de markerings-signalen daarin op geschikte wijze met behulp van een door een deskundige eenvoudig te ontwerpen programma worden gekoppeld met de van de transducent afkomstige echosignalen. Aldus kan een getrouw beeld van de omgeving van de kathetertip worden ópgebouwd, dat niet wordt verstoord door onopgemerkte torsie-of wrijvingsvertragingen en/of zodanige versnellingen van de kathetertip.

In figuur 2 is een bovenaanzicht weergegeven van de vaste schijf 5 aan het uiteinde van de katheterbuis 1, gezien vanaf de zijde, waar het voorvlak van de optische vezel 4 zich bevindt. Op de schijf 5 is een stelsel in een cirkelbaan opgestelde markeringen 13 voorzien. Het stelsel markeringen omvat bijvoorbeeld een reeks op regelmatige afstanden ten opzichte van elkaar in een cirkel gerangschikte reflecterende segmenten 13. Het gebied tussen ieder tweetal opvolgende segmenten is daarbij niet reflecterend. Indien via de over de cirkel der segmenten 13 bewegende optische vezel 4 licht op de cirkelbaan wordt gericht zullen opvolgende reflectiesignalen via de vezel worden terugontvangen. Op één plaats in de cirkelbaan is een segment weggelaten. Dit ontbrekende segment 14 veroorzaakt een onderbreking in de regelmatige reeks reflectiesignalen en kan derhalve dienen als referentiepunt. Aldus kan nauwkeurig de plaats van het uiteinde van de optische vezel en derhalve de stand van de roterende tip van de katheter ten opzichte van de vaste schijf en derhalve de vaste katheterbuis op ieder moment worden vastgesteld.

De reflecterende segmenten 13 kunnen op iedere gewenste wijze zijn vervaardigd. Zo kan bij toepassing van een vaste schijf 5 uit glas de segmentenring zijn gevormd door een op de glasschijf gevormde chroomlaag volgens het gewenste segmenten- patroon optisch te etsen. Ook is het mogelijk optisch reflecterende nikkelsegmenten te plakken op een polyimidelaag op de schijf 5 of op een schijf 5 van polyimide.

Het zal duidelijk zijn dat voor een juiste plaatsbepaling het geen verschil maakt of de schijf 5 vast ten opzichte van de katheterbuis is en de optische vezel met de tip meeroteert, of dat de vezel vast in de katheterbuis is opgesteld en de markeringen met de schijf meeroteren met de tip. De hierboven beschreven constructie heeft wegens zijn compacte opbouw evenwel de voorkeur.

Teneinde een indruk te geven van de afmetingen van de inrichting volgens de uitvinding kan worden vermeld, dat bij een in de praktijk gerealiseerde uitvoeringsvorm de schijf 5 een diameter had van 1,255 mm, met een centrale opening van 0,5 mm. De segmenten 13 hadden ieder een hoogte van 0,1 mm, terwijl het aantal segmenten in een cirkelbaan op de schijf 99 bedroeg. De roterende tip van de katheter werd omgeven door een eindkap 2 met een lengte van 6 mm en een diameter van 1,67 mm, terwijl de katheterbuis een diameter had van 1,3 mm.

Het zal voorts duidelijk zijn dat andere uitvoeringsvormen binnen het kader van de uitvinding mogelijk zijn. Zo is het mogelijk de markering te realiseren door toepassing van een met het roterende deel nabij het uiteinde van de katheter mee-roterend cylindrisch lichaam, dat aan het binnenoppervlak van geschikte code-segmenten is voorzien. De markeringen verlopen in dat geval vrijwel evenwijdig aan de langsas van de katheter en de optische vezel zal dan zodanig dienen te zijn opgesteld, dat het uiteinde, dat voor het waarnemen van de markeringen dient radiaal is gericht, indien althans niet gebruik wordt gemaakt van een geschikte tussen vezeleinde en markeringen op te stellen spiegel of prisma.

Claims (6)

1. Intra-luminale inrichting voor onderzoek en/of behandeling van bijvoorbeeld bloedvaten, omvattende een katheter met een aan het in een arterie te brengen uiteinde zich bevindende, ten opzichte van het resterende deel van de katheter beweegbaar deel of beweegbare tip en voorzien van middelen om dat deel of die tip met een gewenste snelheid te doen roteren ten opzichte van de katheter en ten opzichte van bedienings-organen en -apparatuur nabij of aan het bedieningsuiteinde van de katheter, met het kenmerk dat een optische vezel in de katheter is opgenomen of met die katheter is verbonden, die reikt tot nabij de roteerbare tip of het roteerbare deel, terwijl nabij of in die tip of dat deel markeringsmiddelen zijn voorzien, die via die optische vezel aan het bedieningsuiteinde van de katheter kunnen worden waargenomen, terwijl hetzij de vezel, hetzij de markeringsmiddelen zijn ingericht om met de roteerbare tip of het roteerbare deel mee te bewegen.

2. Intra-luminale inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de optische vezel is opgenomen in de middelen voor het doen roteren van de tip van de katheter, zodat het uiteinde van de vezel nabij de tip met die tip meeroteert, terwijl de markeringsmiddelen bevestigd zijn op of deel uitmaken van een vast gedeelte van de katheter nabij de tip.

3. Intra-luminale inrichting volgens conclusie 1-2, met het kenmerk dat de markeringsmiddelen worden gevormd door een in hoofdzaak schijf- of ringvormig lichaam met een oppervlak dat nagenoeg loodrecht staat op de as van de katheter ter plaatse, tegenover welk oppervlak zich het uiteinde van de vezel bevindt, waarbij het lichaam roteert, indien de vezel stilstaat en omgekeerd, zodat bij roterende tip het vezeluiteinde een cirkelbeweging langs het oppervlak beschrijft en op het oppervlak in de door het vezeluiteinde daarover beschreven baan markeringen zijn aangebracht.

4. Intra-luminale inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk dat de markeringen bestaan uit een reeks in cirkelvorm gerangschikte op regelmatige afstand van elkaar opgestelde reflecterende segmenten.

5. Intra-luminale inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat op een geschikte plaats in de reeks regelmatig gerangschikte segmenten een onregelmatigheid is voorzien.

6. Intra-luminale inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk dat de onregelmatigheid bestaat uit de afwezigheid van een segment op de geschikte plaats.