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Die
Erfindung betrifft eine Kathetereinrichtung, umfassend einen Katheter
zum Einführen
in ein Hohlraumorgan, insbesondere ein Gefäß.
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Zur
intravaskulären
oder intrakardialen Behandlung werden flexible Katheter verwendet,
die durch Arterien oder Venen vorgeschoben werden. Sie weisen an
ihrem Ende oder an ihrer Seite Funktionsmechanismen auf, beispielsweise
zur Stimulation oder Verkochung von Gewebe oder zur Ableitung von elektrischen
Signalen. Um den Katheter an den korrekten Stellen im Herz- oder
Gefäßsystem
platzieren zu können,
müssen
die Katheter vom Arzt gesteuert bewegt werden. Diese Steuerung muss
genau, schnell und sehr flexibel sein, insbesondere da das Gefäßsystem
ein in sich verschlungenes, kurvenreiches System ist. Die meiste
Zeit der Behandlung nimmt die Navigation des Katheters in Anspruch. Konventionell
werden solche Katheter lediglich durch Manipulation des aus dem
Patienten herausragenden Endes gesteuert. Durch Drehen, Vorschieben und
Zurückziehen
des Katheters, beobachtet unter Röntgenkontrolle, verbunden mit
einer Krümmung der
Katheterspitze wird erreicht, dass die Katheterspitze den gewünschten
Weg nimmt, dem der restliche Katheter dann folgt. Ein solcher vom
Benutzer bewegter Katheter muss eher fest sein, damit Bewegungen
zuverlässig
auch über
Kurven hinweg fortgeleitet werden können. Dies widerspricht jedoch
der Forderung nach Sicherheit, da ein steifer Katheter eher Verletzungen
verursachen kann.
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Zur
Steuerung ist es bekannt, Drahtzüge
zu verwenden, über
die das Katheterende bewegt werden kann. Nachteilig ist hier zum
einen die Komplexität
des Katheters, zum anderen lässt
sich kein allzu großer
Biegewinkel einstellen. Ferner bekannt ist die magnetische Navigation.
Ein solcher Katheter weist am sehr flexibel gestalteten Ende eine
Spitze mit magnetischem Material auf. Durch Anlegen eines äußeren homogenen
Magnetfelds durch den Patienten kann erreicht werden, dass sich
die Katheterspitze und damit das ganze Katheterende entlang der
Magnetfeldlinien ausrichtet. Zusammen mit einem Vorschieben des
Katheters kann durch komplexe Gefäßverläufe navigiert werden. Dieses
Verfahren hat jedoch einen hohen technischen, apparativen und finanziellen
Aufwand, ferner ist die Größe des Navigationsvolumens
bedingt durch die Magnetfeldabmessung begrenzt.
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US 5,662,587 A betrifft
ein Roboterendoskop, welches über
unterschiedliche Mechanismen, teils mechanisch, teils über oder
in Kombination mit in dem Roboterendoskop befindlichen Blasebälgen innerhalb
eines Gefäßes bewegt
werden kann. Die Bewegung des Roboterendoskops erfolgt über eine gesteuerte
Befüllung
der Blasebälge
mit einem Druckmittel.
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US 2003/0149338 A1 betrifft
eine Vorrichtung zur Positionierung, zum Eingriff und/oder zum Untersuchen
eines Patienten. Diese umfasst eine Anzahl von paarweise angeordneten
Basisteilen, zwischen welchen Basisteilpaaren längliche Blasebälge angeordnet
sind, die über
Zuführleitungen
separat mit einem Druckmittel beaufschlagbar sind, wodurch sich
eine Längung
bzw. Biegung der Vorrichtung erreichen lässt.
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US 4,983,165 A offenbart
einen Katheter mit um dessen Außenwandung
angeordneten Blasebälgen,
welche in radialer Richtung bezüglich
der Katheterlängsachse
expandierbar sind. Eine Biegung des Katheters wird durch Aufblasen
eines oder eines Teils der Blasebälge, wodurch sich durch Abstützung an
eine Gefäßwand eine
geänderte
Orientierung der Katheterspitze einstellt, herbeigeführt.
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Mark
A. Saab, „Applications
of High-Pressure Balloons in the Medical Device Industry, Medical Device
und Diagnostic Industry Magazine, originally published September
2000, recherchierbar unter www.mddionline.com offenbart eine Vielzahl
unterschiedlich aufblasbarer Ballone, welche in medizinischen Geräten, wie
z. B. Kathetern verwendbar sind.
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Diese
sind durch Beaufschlagung mit einem Druckmittel bezüglich der
Katheterlängsachse
radial aufblähbar.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Katheter anzugeben,
der ein einfaches Navigieren ermöglicht.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist eine Kathereinrichtung umfassend einen Katheter
vorgesehen, in dessen Innerem mehrere um die Katheterlängsachse
und zumindest über
einen Teil der Katheterlänge
verteilt angeordnete schlauch- oder ballonartige und separat mit
einem Füllmedium
befüllbare
Biegeelemente aus einem unelastischen Kunststoffmaterial, die beim
Befüllen
eine gekrümmte
geometrische Form annehmen, vorgesehen sind, die im drucklosen Zustand
flexibel sind und sich durch Druckaufbau in ihrem Inneren versteifen
und die vorgegebene gekrümmte
Form einnehmen, sowie eine mit dem Katheter koppelbare Zufuhreinrichtung
für das
Füllmedium,
die zur separaten Ansteuerung der mehreren katheterseitig vorgesehenen
Biegeelemente ausgebildet ist.
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Über die
im Katheterspitzen- und im sich daran anschließenden Bereich positionierten
Biegeelemente kann auf einfache Weise im Bedarfsfall eine Katheterkrümmung realisiert
werden, die es ermöglicht,
sich sowohl spitzenseitig als auch über die anschließende Katheterlänge, in
der die Biegeelemente integriert sind, dem Gefäßverlauf anzupassen und auf
einfache Weise beispielsweise in eine Gefäßabzweigung einzufädeln bzw.
eine bestimmte Form einzustellen, die dem tatsächlichen Gefäßverlauf
im Wesentlichen entspricht, wenn dies gefordert wird. Hierzu ist
lediglich ein oder sind mehrere im drucklosen Zustand flexible Biegeelemente
mit dem Füllmedium zum
Druckaufbau zu beaufschlagen, was über die Zufuhreinrichtung automatisch
gesteuert erfolgt. Durch den ansteigenden Druck versteifen sich
das oder die Biegeelemente und nehmen eine vorgegebene, gekrümmte Form
an, wobei sich je nach Füllstand
jede Zwischenform zwischen der völlig
flexiblen oder völlig
versteiften Form mit verschiedenen Steifigkeitsgraden einstellen
lässt.
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Die
Biegeelemente sind um die Katheterlängsachse und über einen
Teil der Katheterlänge verteilt
angeordnet, wobei ihre Verformungsrichtungen zweckmäßigerweise
unterschiedlich ausgerichtet sind. Die Biegeelemente biegen also – bezogen auf
die radiale Anordnung um die Katheterlängsachse – alle in eine andere Richtung,
so dass eine hochgradige lokale Flexibilität realisiert ist. Diese setzt sich
durch die in Längsrichtung
verteilte Anordnung der Biegeelemente über die gesamte Katheterlänge, längs welcher
die Biegeelemente angeordnet sind, fort. Es ist damit möglich, quasi
an beliebigen Katheterpositionen eine entsprechende Biegung einzustellen.
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Dabei
können
die Biegeelemente bezogen auf die Katheterlängsachse an einer gemeinsamen Biegelängsposition
angeordnet sein, das heißt
sie sind bezogen auf die Katheterlänge in segmentartiger Anordnung
an mehreren Stellen radial nach außen versetzt. Alternativ oder
zusätzlich
ist es auch möglich,
sie über
einen Teil der Katheterlänge
verteilt anzuordnen, also über
eine bestimmte Katheterlänge eine
beliebige Anzahl verteilt und versetzt zueinander angeordneter Biegeelemente
vorzusehen, um bezogen auf diesen Längenabschnitt an einer Vielzahl
verschiedener Orte eine hinreichende Biegemöglichkeit zu realisieren. Die
Länge,
längs welcher die
Biegeelemente in den beschriebenen Anordnungen angeordnet sind,
kann beliebig gewählt
sein, dies ist in der Regel abhängig
vom Einsatzzweck des Katheters und der Integrationsmöglichkeit
der Biegeelemente.
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Ein
Biegeelement selbst ist aus einem unelastischen Material ausgeführt. Zur
Erzielung der definierten Form im befüllten Zustand ist die Wandung unsymmetrisch
ausgeführt,
das heißt,
die seitlichen Wandungslängen
sind unterschiedlich, so dass sich im befüllten Zustand eine gebogene
Form einstellt. Zweckmäßigerweise
verwendet man hierzu Polyurethan oder Polytetrafluorethylen, also
Materialien, die unelastisch sind, so dass jede Materialdehnung,
die in einer Annäherung
an eine Kugelform resultiert, vermieden wird. Füllmedien können Flüssigkeiten wie Wasser oder
Kochsalzlösung
oder eine andere vorzugsweise biokompatible Flüssigkeit oder gasförmige Medien
wie Luft oder Sauerstoff oder ein anderes vorzugsweise biokompatibles
Gas sein.
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Nach
einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass
zur gezielten Krümmung
der Katheterspitze die Zufuhreinrichtung zur automatischen Ansteuerung
des oder der benötigten Biegeelemente
in Abhängigkeit
wenigstens einer die gewünschte
Biegerichtung des Katheters betreffenden Information ausgebildet
ist, wobei hierfür
zweckmäßigerweise
eine Eingabeeinrichtung für
den Benutzer zur Gabe der die Biegerichtung betreffenden Information
vorgesehen ist. Hierbei kann es sich um einen Monitor zur vorzugsweise
dreidimensionalen Darstellung des Gefäßes um des Katheters handeln, in
welcher Darstellung der Benutzer die Biegerichtung über eine
Markierung oder dergleichen definieren kann. Hierüber ist
es dem Arzt möglich,
beispielsweise die Katheterspitze zur Biegung in einer beliebigen
Richtung anzusteuern, er muss lediglich beispielsweise über den
Monitor unter Verwendung des Cursors oder dergleichen innerhalb
der Bilddarstellung die entsprechende Biegerichtung vorgeben. Die Bilddarstellung
zeigt vorzugsweise dreidimensional z. B. einen Gefäßbaum nebst
dem Katheter, welche Darstellung auf beliebige Weise über die
parallele Röntgenkontrolle
oder unter Verwendung anderer Bilddatensätze, die aus vorherigen Untersuchungen (z.
B. Magnetresonanztomographie oder Computertomographie) erhalten
wurden und in die der über
die Röntgenkontrolle
erfasste Katheter eingeblendet wird, erzeugt werden kann. Der Arzt
kann in diesem Bild zur Definierung der Biegerichtung entsprechend manövrieren.
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Eine
besonders vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgedankens sieht
vor, die Zufuhreinrichtung zur bezogen auf das Hohlraumorgan im
Wesentlichen ortsfesten Beibehaltung einer durch Ansteuerung eines
oder mehrerer Biegeelemente erzielten Katheterkrümmung bei einer Bewegung des Katheters
durch eine automatische Änderung
der Ansteuerung der Biegeelemente auszubilden. Diese Erfindungsausgestaltung
ermöglicht
es, eine einmal eingenommene Katheterform quasi ”einzufrieren” und ortsfest
zu halten, auch wenn der Katheter weiter eingeführt oder herausgezogen wird.
Die Krümmung wandert
gewissermaßen
entlang des Katheters, während
er bewegt wird, sie bleibt jedoch bezogen auf die Position im Gefäß ortsfest.
Dies hat den beachtlichen Vorteil, dass während der Katheterbewegung
eine weitgehend optimale Anpassung der Katheterform an die tatsächliche
Krümmung
des Gefäßsystems
erreicht werden kann, wodurch die Verletzungsgefahr sinkt und Irritationen
der Gefäßwand reduziert
werden können.
Durch die verringerte Reibung an den Gefäßwänden wird auch das Verletzungsrisiko
durch Abschaben der Gefäßinnenhaut reduziert.
Dies gilt sowohl für
das Einführen
als auch das Herausziehen des Katheters, was schneller und sicherer
vonstatten gehen kann, da ein Verhaken an inneren Gefäßstrukturen
aufgrund der Formanpassung weitgehend vermieden wird. Auch kann
die Vorschubkraft des Arztes, mit der er den Katheter führt, oder
die eines automatischen Einführsystems
optimal genutzt werden, wenn der Katheter zumindest lokal formstabil,
also steif ist. Hierdurch ist ein unbeabsichtigtes Prolabieren unwahrscheinlicher.
Auch wird die Kraft, die zum Vorschieben notwendig ist, geringer,
da durch die reduzierte Reibung des formangepassten Katheters an
den Gefäßwänden weniger Kraft
verloren geht.
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Um
die Formanpassung konstant auch bei der Katheterbewegung vorzunehmen,
erfolgt zweckmäßigerweise
eine automatische Ansteuerung der Biegeelemente, die benötigt werden,
um bei einer Positionsänderung
des Katheters die eingestellte Krümmung ortsfest zu halten. Um
dies optimal seitens der Zufuhreinrichtung bewerkstelligen zu können, ist
diese zur automatischen Ansteuerung basierend auf den benutzerseitig
eingegebenen Informationen betreffend die lokal vorzunehmende Krümmung der
Katheterspitze sowie von Informationen betreffend die Bewegung des
Katheters ausgebildet. Nachdem die Katheterspitze, die die Gefäßkrümmungen als
erste durchwandert, zum einfachen Navigieren entsprechend gebogen
wird, liegen folglich Informationen betreffend die bezogen auf das
Gefäßsystem lokal
einzunehmende Katheterform vor. Basierend auf diesen Informationen
in Verbindung mit einer Information betreffend die Katheterbewegung
ist es nun möglich,
bei einer Bewegung des Katheters zum Einführen in das Gefäß die lokale
Gefäßform beizubehalten,
es sind lediglich entsprechende Biegeelemente in dem nachfolgenden,
die Gefäßbiegung durchwandernden
Katheterabschnitten anzusteuern. Das heißt, ein Vorschub des Katheters
um x cm führt dazu,
dass die Krümmung
um eben diese x cm in Richtung des externen Endes des Katheters
verschoben wird bzw. weiter wandert. Entsprechendes gilt natürlich auch
beim Herausziehen des Katheters, auch hier führt eine Bewegung um x cm analog
dazu, dass die Krümmung
um diese Strecke in Richtung der Katheterspitze verschoben wird.
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Um
die Bewegungsinformation aufzunehmen ist es denkbar, katheterseitig
einen oder mehrere Positionssensoren vorzusehen, deren Position mittels
eines Positionserfassungssystems erfasst werden kann, wobei die
die Bewegung des Katheters betreffenden Informationen über die
Positionssensoren erfasst werden können. Solche Positionserfassungssysteme
sind hinreichend bekannt, sie beruhen in der Regel auf elektromagnetischen
Signalen, die seitens des Positionserfassungssystems in Wirkungsverbindung
mit den Positionssensoren erfasst werden können. Hieraus kann exakt ermittelt
werden, um welchen Längenbetrag
und in welche Richtung die Katheterbewegung erfolgt.
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Alternativ
hierzu besteht die Möglichkeit,
die Bewegung des Katheters über
eine maschinelle Schiebeinrichtung vorzunehmen, die die die Bewegung
des Katheters betreffenden Informationen liefert. Solche automatischen
Kathetereinführsysteme sind
bekannt, sie ermöglichen
es, in der Regel schrittmotorgesteuert, den Katheter um exakt definierbare Längen zu
bewegen.
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Wie
beschrieben hat der Benutzer zweckmäßigerweise die Möglichkeit,
die gewünschte
Katheterkrümmung – sei sie
spitzenseitig, sei sie an einer Position längs des Katheters – über die
Eingabeeinrichtung zu definieren. Gleichermaßen kann er über die
Eingabeeinrichtung auch die Funktion der Krümmungsbeibehaltung anwählen. Das
heißt,
der Arzt kann die eingestellte Katheterform quasi ”einfrieren”, soweit
bereits eingestellte Krümmungen
vorhanden sind. Die Form der Katheterspitze ist bei einem weiteren
Einschieben des Katheters natürlich
stets veränderbar,
denn es ist grundsätzlich
während
der weiteren Einschubbewegung möglich,
dass die eine oder andere Gefäßkrümmung passiert
wird. Die zusätzliche
Krümmungsinformation
wird selbstverständlich
nachfolgend im Rahmen der Krümmungsbeibehaltung
berücksichtigt.
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Schließlich ist
es auch denkbar, dass benutzerseitig die Krümmungsbeibehaltung lokal ausschaltbar
ist. Das heißt,
der Benutzer hat die Möglichkeit,
trotz angewählter ”Einfrierfunktion” diese
Funktion lokal auszuschalten, wenn dies aus irgendwelchen Gründen erforderlich
ist. Das lokale Ausschalten bewirkt, dass an einer oder mehreren
lokal erfassbaren Biegepositionen die dort befindlichen und nachfolgend
dorthin bewegten Biegeelemente nicht mehr entsprechend angesteuert
werden. Gleichermaßen
kann diese Funktion aber auch wieder zugeschaltet werden, nachdem
die ursprünglich
vorhandenen Biegeparameter nach wie vor seitens der Zufuhreinrichtung
bekannt sind.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung aus einer erfindungsgemäßen Kathetereinrichtung,
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2 eine
Prinzipdarstellung eines Biegeelements im drucklosen Zustand,
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3 eine
Darstellung des Biegeelements aus 2 im gefüllten Zustand,
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4 eine
Darstellung der Katheterspitze mit zwei in entgegengesetzte Richtung
wirkenden Biegeelementen,
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5 eine
Schnittansicht durch einen Katheter mit mehreren radial nach außen versetzten, verteilt
angeordneten Biegeelementen,
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6 eine
Darstellung eines durch Ansteuerung verschiedener Biegeelemente
erhaltenen Katheterverlaufs, und
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7, 8 und 9 Prinzipdarstellungen
zur Demonstration der ”Einfrierfunktion” zur Beibehaltung
einer einstellten Katheterform trotz Weiterbewegung des Katheters
im Gefäß.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Kathetereinrichtung 1 umfassend
einen Katheter 2, an dessen freiem, nicht in den Patienten
einzufügenden Ende
eine Anschlusseinrichtung 3 vorgesehen ist, die mit einer
Anschlusseinrichtung 4, die Teil einer Zufuhreinrichtung 5 für flüssiges oder
gasförmiges Füllmedium
ist, gekoppelt ist. Über
diese Zufuhreinrichtung 5 kann flüssiges oder gasförmiges Füllmedium
zu den einzelnen, nachfolgend noch näher beschriebenen Biegeelementen,
die katheterseitig integriert sind, gebracht werden. Die Zufuhreinrichtung 5 ist
mit einer Eingabeeinrichtung 6 umfassend einen Monitor 7,
eine Tastatur 8 sowie eine Maus 9 gekoppelt. Hierüber kann
der Bediener in Anbetracht eines Bildes am Monitor 7, z.
B. geliefert von einer während der
Invasion mit einer Röntgeneinrichtung 10 parallel aufgenommenen
Röntgenbilddarstellung
oder gegebenenfalls unter Verwendung eines Bilddatensatzes 11,
erhalten beispielsweise aus einer Magnetresonanz- oder Computertomografie,
angeben, in welche Richtung der Katheter zu biegen ist.
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Das
Funktionsprinzip beruht darauf, dass im Katheter ein oder mehrere
Biegeelemente integriert sind, die bei Aufbau eines Druckes im Inneren
in eine bestimmte Form gebracht werden können. 2 zeigt
in Form einer Prinzipdarstellung ein Biegeelement 12, das
schlauchartig ausgeführt
ist. Es besteht aus einem unelastischen Kunststoffmaterial, z. B. PUR
oder PTFE, jedoch kann auch jeder andere beliebiger Kunststoff verwendet
werden. Das Biegeelement 12 weist an einer Seite einen
kürzeren
Wandungsabschnitt 13 auf, an der gegenüberliegenden Seite ist ein
längerer
Wandabschnitt 14 vorgesehen, das heißt, die Wandung ist insgesamt
unsymmetrisch. Wird nun über
die Zufuhrleitung 15 Füllmedium,
z. B. Wasser, Kochsalzlösung
oder Luft oder Sauerstoff, zugeführt,
so baut sich im Inneren ein Druck auf, der dazu führt, dass
das Biegeelement 12 ein möglichst großes Volumen bei kleinster Oberfläche anstrebt.
Da die Wandung unelastisch ist, kann keine Dehnung eintreten. Die
Wandung 14 streckt sich, so dass das Biegeelement 12 in
die in 3 gezeigte gekrümmte Form übergeht, in der es abhängig vom
Druck, der im Inneren herrscht, hinreichend steif ist. Ersichtlich
lässt sich
auf diese Weise eine von der geometrischen Form des Biegeelements 12 abhängigen Krümmung einstellen.
Im gezeigten Beispiel ist der Krümmungswinkel α eingezeichnet.
Wird nun ein solches Biegeelement in den Katheter 2 integriert, wie
in 4 in einer Prinzipskizze dargestellt, so kann
eine definierte Verformung des Katheters erreicht werden. Im drucklosen
Zustand ist das Biegeelement 12 flexibel, also nicht versteift,
seine Form wird von der Form des Katheters bzw. der Katheterhülle vorgegeben.
Die Katheterhülle
besteht beispielsweise aus einem leicht elastischen Kunststoffmaterial
und besitzt die für
die Katheterhandhabung hinreichende Steifheit oder Festigkeit. Ersichtlich
verändert
sich die Form des Katheters 2, wenn ein solches Biegeelement
unter Druck gesetzt wird, wie in 4 gestrichelt
eingezeichnet ist. Der Katheter biegt sich in der Prinzipdarstellung
nach 4 exemplarisch nach oben oder unten, er beschreibt
im Wesentlichen eine Biegung von 90°, hervorgerufen durch die definierte
Formänderung
der Biegeelemente. Wird ein Biegeelement wieder entlastet, wird
es wieder flexibel und fällt
quasi zusammen, gegebenenfalls unterstützt durch die Rückstellkraft
der leicht elastischen Katheterhülle.
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4 zeigt
den Katheter 2, in dem zwei Biegeelemente 12a, 12b integriert
sind, die im Wesentlichen gleichartig aufgebaut sind, beide weisen
also eine kurze und eine längere
Wandungsseite auf. Je nachdem, welches Biegeelement befüllt wird, ändert sich
die Biegerichtung, nachdem beide unterschiedlich gerichtete Vorzugsbiegerichtungen
aufweisen. Wird das Biegeelement 12a befüllt, so
krümmt
sich wie in 4 gezeigt die Katheterspitze
nach oben, das flexible, drucklose Biegeelement 12b folgt zwangsläufig der
Krümmung.
Im anderen Fall, wenn das Biegeelement 12b befüllt wird,
biegt sich aufgrund dessen Vorzugsrichtung die Katheterspitze nach
unten, wie in 4 gezeigt, hier folgt das drucklose
Biegeelement 12a der Formänderung. Der jeweilige Biegeradius
bzw. der Biegewinkel α,
der erreicht werden kann, hängt
vom Verhältnis
der Materiallänge
der gegenüberliegenden,
unterschiedlich langen Wandungsabschnitte ab. Je nach Ausgestaltung und
Bemaßung
kann folglich der Biegewinkel variiert werden, wie natürlich auch
die Lage des Biegepunktes eingestellt werden kann, nämlich je
nachdem, wo bezogen auf die Länge
des Biegeelements der materialmäßig ”lange” Wandungsabschnitt
vorgesehen ist.
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5 zeigt
in Form einer Schnittansicht einen Katheter 2, um dessen
mittige Katheteröffnung 16,
in der z. B. ein weiterer Arbeitskatheter geführt ist oder Signalleitungen
oder Steuerleitungen etc., radial nach außen versetzt und im gezeigten
Beispiel symmetrisch verteilt sechs Biegeelemente 12a, 12b, 12c, 12d, 12e und 12f angeordnet
sind. Jedes der Biegeelemente 12a–f ist über eine separate, nicht näher gezeigte
Zufuhrleitung separat ansteuerbar. Die Positionierung, Ausrichtung
und Ausbildung der Biegeelemente ist dabei derart, dass jedes Biegeelement eine
eigene Vorzugsbiegerichtung aufweist, wobei diese Vorzugsbiegerichtung
jeweils unterschiedlich gerichtet sind. Die Vorzugsbiegerichtungen
sind durch die jeweiligen Pfeile in den Biegeelementen dargestellt.
Der Pfeil gibt an, dass sich das jeweilige Biegeelement – wie beispielsweise
in 4 gezeigt – ausgehend
von der quasi geraden Katheterform in Pfeilrichtung verbiegt. Werden
also mehrere Biegeelemente in den Katheter integriert und die Verformungsrichtungen
der einzelnen Biegeelemente wie in 5 gezeigt
ausgerichtet, so kann durch Druckerhöhung in jedem separaten Biegeelement
eine andere Biegerichtung erreicht werden. Selbstverständlich sind
auch Kombinationen möglich,
das heißt,
es können
beispielsweise zwei benachbarte Biegeelemente mit Druck beaufschlagt
werden, so dass sich als resultierende Biegerichtung die Richtung
ergibt, die zwischen den einzelnen elementbezogenen Hauptrichtungen
liegt. Auch ist es natürlich denkbar,
alle Biegeelemente mit Druck zu beaufschlagen, so dass sich ihre
einzelnen Wirkungen aufheben, der Katheter sich jedoch in dem Bereich,
wo die Biegeelemente vorgesehen sind, beachtlich versteift. Die
Biegeelemente sind bezogen auf die Katheterlängsachse radial nach außen versetzt
und können
entweder segmentweise positioniert sein, das heißt mehrere Biegeelemente sind
an der gleichen Längsposition
angeordnet. Alternativ ist es auch denkbar, sie radial nach außen versetzt,
jedoch einander überlappend,
also nach Art einer spiralförmigen
Anordnung die Biegeelemente zu positionieren. Nachdem auch hier
jedes Biegeelement separat angesteuert werden kann, kann auch hier
eine lokaldefinierte Biegung erreicht werden.
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6 zeigt
in Form einer Prinzipskizze ein Beispiel für eine durch separate Ansteuerung
einzelner Biegeelemente erreichbare Verformung eines Katheters 2. Über die
Länge eines
Teils des Katheters sind eine Vielzahl einzelner Biegeelemente 12 verteilt
angeordnet. Die Verteilung kann entweder segmentweise (radial an
mehreren definierten Längspositionen
nach außen
versetzte Biegeelemente) oder schraubenförmig versetzt (radial nach außen versetzte,
aber an jeweils unterschiedlichen Längspositionen und einander überlappende
Biegeelemente) sein. Insgesamt sind wie in 9 gezeigt
ist sechs verschiedene Biegestellen A, B, C, D, E und F gezeigt.
Um die Biegung um den Biegepunkt A zu erzielen, wird das Biegeelement 12g angesteuert,
die benachbarten, insbesondere gegenüberliegenden Biegeelemente 12 bleiben
drucklos und damit flexibel. Um die Biegung um den Biegepunkt B
vorzunehmen, wird das Biegeelement 12h angesteuert, zur Biegung
um den Biegepunkt C wird das Biegeelement 12i angesteuert.
Entsprechend wird verfahren, um die Biegung um den Biegepunkt D
vorzunehmen, hier steuert die Zufuhreinrichtung das Biegeelement 12j an,
für die
Biegung um den Punkt E wird das Biegeelement 12k und schließlich für die Biegung
um den Biegepunkt F das Biegeelement 12l angesteuert. Ersichtlich
führt der
Umstand, dass jedes dieser Biegeelemente eine definierte Vorzugsbiegerichtung aufweist
und diese im Druckzustand einnimmt, dazu, dass der gesamte Katheter
im jeweiligen Bereich die entsprechende Biegung nachvollzieht und
mithin die in 6 gezeigte, stark gewundene
Form entsteht.
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Die
Länge der
Biegeelemente kann beliebig sein, zur Ermöglichung einer bezogen auf
den Katheterdurchmesser ausreichende Biegung sollten sie wenigstens
1 cm oder mehr lang sein. Ihr Durchmesser variiert je nach Art und
Durchmesser des Katheters sowie der Art der Anordnung der Biegeelemente und
ihrer Anzahl. Er sollte wenigstens 1 mm oder mehr betragen.
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Die 7, 8 und 9 zeigen
die ”Einfrierfunktion”, die der
Benutzer über
die Eingabeeinrichtung 6 anwählen kann. Diese Funktion ermöglicht es,
eine eingestellte Form des Katheters 2 bzw. lokale Katheterkrümmung bezogen
auf die Gefäßposition beizubehalten.
Wie 7 zeigt, beschreibt der Katheter 2 im
Gefäß 17 an
der Gefäßbiegung
G1 eine Biegung im Bereich X1 sowie an der Gefäßbiegung G2 eine zweite Biegung
im Bereich X2, entsprechend dem Verlauf des Gefäßes. Wie durch die Punktstruktur
P angedeutet ist, ergibt sich damit eine definierte Katheterkrümmung. Wird
nun der Katheter wie durch den Pfeil angegeben weiter in das Gefäß eingeführt, so
gelangt der Katheter an die Gefäßbiegung
G3. Der Arzt, der diese Krümmung
z. B. von Röntgenbildern kennt,
definiert am Monitor 7 der Eingabeeinrichtung 6 die
vorzunehmende Katheterkrümmung,
die Zufuhreinrichtung 5 steuert die entsprechenden benötigten Biegeelemente
an. Der Katheter beschreibt eine Krümmung X3 während der Vorschubbewegung. Gleichzeitig
bleiben jedoch die Katheterkrümmungen X1
und X2 bezogen auf die jeweilige lokalen Gefäßbiegungen G1 und G2 ersichtlich
ortsfest erhalten, das heißt,
die Katheterkrümmung
wandert quasi entlang des Katheters.
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Entsprechend
wird verfahren, wenn der Katheter, wie 9 zeigt,
weiterbewegt wird. Er gelangt in den Bereich der Gefäßbiegung
G4. Der Arzt definiert erneut die vorzunehmende Katheterspitzenbiegung über den
Monitor 7, die dann entsprechend angesteuert wird, so dass
sich der Katheter wie bei X4 gezeigt erneut krümmt. Ersichtlich bleiben hier
die Krümmungen
X1, X2 wie auch die kurz zuvor definierte Krümmung X3 beibehalten.
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Um
diese kontinuierliche Formanpassung bzw. -beibehaltung vorzunehmen
ist es zum einen erforderlich zu wissen, welche Art die beizubehaltende Biegung
ist, wobei diese Information aus der zeitlich vorher zwangsläufig erfolgenden,
vom Benutzer vorgenommenen Definition der Spitzenkrümmung bekannt
ist, nachdem die Katheterspitze der Katheterteil ist, der als erster
eine Gefäßbiegung
passiert. Weiterhin ist erforderlich, die Katheterbewegung im Gefäß zu erfassen.
Hierzu kann, wie 7 exemplarisch zeigt, katheterspitzenseitig
ein Positionssensor 18 angeordnet sein, der mit einem externen
Positionserfassungssystem 19 zusammenwirkt, über das die
Information bezüglich
der Verschiebelänge
x erfasst werden kann. Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit,
die Information x über
eine automatische Schiebevorrichtung 20, die die automatische
Katheterbewegung steuert, zu erfassen. Sämtliche benötigten Informationen werden
der Zufuhreinrichtung 5 gegeben, die über eine geeignete Steuerungseinrichtung
verfügt,
um die Daten zu verarbeiten und die entsprechend benötigten Biegeelemente
anzusteuern.