DE19751875A1

DE19751875A1 - Herzkatheter mit Messung der Anpreßkraft

Info

Publication number: DE19751875A1
Application number: DE19751875A
Authority: DE
Inventors: Harald Fischer; Martin Vallendor; Klaus-Peter Brhel
Original assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Vallendor Martin 88214 Ravensburg De; Endosmart Gesellschaft fuer Medizintechnik mbH
Priority date: 1997-11-22
Filing date: 1997-11-22
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2017-11-23
Also published as: DE19751875C2; GB9825325D0; GB2331580A; US6113590A; GB2331580B

Description

Die Erfindung betrifft ein Herzkatheter mit einer Sonde am di stalen Ende zum Koagulieren von Gewebe mittels Hochfrequenz so wie einer Temperaturfühler zum Messen der Erwärmung des Koagula tionsbereichs bei diesem Vorgang. Der hochfrequenztechnische Teil ist in bekannter Weise bis zu den Kontaktflächen an der Sonde für die Koagulation eingerichtet. Der Temperaturfühler be rührt mit seinem Meßwertgeber die elektrisch leitende Spitzen fläche der Sonde von innen. Zu- und Rückleitung verlaufen wie die Hochfrequenzleitung im Innern des Katheters.

Wichtig beim Koagulationsvorgang ist eine kontrollierte Abgabe von HF-Energie an das anliegende Muskel- bzw. Bindegewebe. Mit der Temperaturmessung ist indirekt und etwas zeitverzögert eine Aussage über die Qualität des Vorgangs gegeben. Unmittelbare In formation, gewissermaßen in Echtzeit, über den Koagulationsvor gang ist aber ein bisher nicht erfülltes Bedürfnis. Die Gefahr des problematischen Beschädigens des Gewebes bzw. des Durch stoßens des Gewebe am Ort der Koagulations besteht nach wie vor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Herzkatheter be reitzustellen, mit dem mit bekannter Technik am Herzen koagu liert werden kann, mit dem aber gleichzeitig auch der augen blickliche Anpressdruck des die Spitze berührenden Muskel- oder Bindgewebes erfaßt werden kann, damit die Verletzung auf das un vermeidbar Notwendige beschränkt werden kann.

Ein Herzkatheter gemäß Anspruch 1 löst die Aufgabe. Die zum An preßdrucksensor erweiterte Sonde ist so aufgebaut, daß sie auf optischem Wege den auf sie wirkenden axialen Anpressdruck mißt. Über ein Lichtleiter wird Licht durch einen zylindrischen lich ten Raum hindurch auf einen Spiegel gelenkt und dort und nur dort reflektiert. Der reflektierte Strahl koppelt wieder in den Lichtleiter ein, der vom Katheterhandhabungsbereich zu einer Op tokopplereinrichtung führt. In dieser Einrichtung werden ein op tisches Meß- und Referenzsignal gebildet und einer elektroni schen Signalverarbeitung zugeführt, die je nach axialer Kraft einwirkung auf die Sonde bzw. den Sensor die Länge des Hohlraums zwischen Lichtleiterstirnfläche und Spiegel verringert. Hierzu ist bei Temperaturunterschieden des Spiegels zur Umgebung hin wesentlich, daß sich seine Reflektionseigenschaft nicht verän dert, er hat also, um diese Eigenschaft aufrecht zu erhalten, eine entsprechend präparierte Reflektionsfläche.

Die federnde Eigenschaft der Sonde bzw. des Sensors wird einmal erreicht, daß der lichte Hohlraum aus einer gummielastischen Substanz wie Silikonkautschuk besteht (Anspruch 2) und zum an dern lediglich aus der Bohrung im Kunststoffträger, wobei dann der Kunststoffträger über eine Schraubenfeder mit dem Katheter ende gekoppelt ist (Anspruch 5).

In der zuerst gekennzeichneten Ausführung wird der in den Kunst stoffträger eingelegte Silikonschlauch bei Druckbelastung ge staucht. Das kann so weit und noch weiter gehen, bis die lichte Weite des Schlauches unter der axialen Krafteinwirkung auf die Spitze verschwindet. Die gemessene Strahlleistung verringert sich also mit zunehmender Kraft auf die Sondenspitze (Anspruch 2). Zur sicheren Führung der Sonde verläuft diese mit ihrem proximalen Endbereich in einem Führungsrohr, das mit dem Kathe rende fest verbunden ist (Anspruch 4).

In der in Anspruch 5 gekennzeichneten Ausführung wird der lichte Hohlraum bei axialer Krafteinwirkung verkürzt, da sich aber keine Querschnittsverringerung wie in Anspruch 2 dabei ergibt, wird je nach Krafteinwirkung mehr oder weniger Licht in den Lichtleiter wieder eingekoppelt, d. h. wird eine höhere Strah lungsleistung gemessen, ist das auf größere Krafteinwirkung zu rückzuführen. Wie in Anspruch 4 kann auch diese Ausführung zur Sicherheit noch zusätzlich durch ein Außenrohr geführt werden.

Für ein beständig gleiches Reflektionsvermögen ist der Spiegel mit einer hochglanzpolierten Reflektionsfläche aus Platin verse hen (Anspruch 7). Wenn auch teurer, so war mit Platinvergütung doch eine Reflektionsgüte zu erhalten und im Einsatz aufrechtzu erhalten, die mit andern üblichen Maßnahmen wie Schutzbeschich ten nicht mit dieser Zuverlässigkeit zu gewährleisten war. Der Herzkatheter vereinigt drei Funktionen in sich, nämlich die Einrichtung zur Koagulation und das Messen der Erwärmung des Ge webes im Koagulationsbereich in bekannter Weise und als neue Einrichtung die Ausgestaltung der Sonde als Sensor zum Erfassen der axialen Krafteinwirkung auf die Sondenspitze. Dadurch kann eine Gewebeschädigung kontrolliert und der gefürchtete "worst case" des Durchstoßes, der mit einer Notöffnung des Brustkorbs und weiterer problematische Notmaßnahmen einhergeht, vermieden werden. Das derartig ausgerüstete Herzkatheter ermöglicht eine sehr feinfühlige und damit schonende Behandlung zu.

In der Zeichnung sind die zwei in den Ansprüchen 2 und 5 gekenn zeichneten Bauarten dargestellt, die im folgenden noch näher er läutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 HF-Koagulationssonde mit integriertem Sensor unter Aus nützung der Stoffelastizität,

Fig. 2 HF-Koagulationssonde mit integriertem, federelastischem Sensor,

Fig. 3 Blockschaltbild der optoelektronischen Auswertung.

In Fig. 1 ist der in der Sonde integrierte Sensor im axialen Schnitt in seinem Prinzip dargestellt. Am Herzkatheterende steht axial der Lichtleiter 2 hervor und ragt in Verlängerung in die Bohrung für den lichten Raum 4 im Kunststoffträger 3 aus Sili conkautschuk hinein. An den Lichtleiter stößt unmittelbar das kompressible Kautschukrohr 5, das eine lichte Weite hat, die der eigentlichen Lichtleitung entspricht. Das andere Ende des Kaut schukrohrs 5 stößt auf den Spiegel 6 mit der ebenen, platinbe schichteten und hochpolierten Reflektionsfläche.

Zwischen dem Katheterende 1 und dem Kunststoffträger 3 klafft die Lücke 7, die ein axiales Bewegen der Sonde zuläßt, und zwar ist die Breite der Lücke 7 mindestens so groß, daß das Kaut schukrohr 5 so weit gestaucht werden kann, bis sein lichter Querschnitt verschwindet. Ab dieser Grenzstellung kann kein Licht mehr vom Lichtleiterausgang auf den Spiegel gerichtet und damit dort reflektiert werden. Die Reflektion an der Innenwand des Kautschukrohrs ist minimal, da sie nichtreflektierend ist. Weiterer Druck auf die Sondenspitze ist möglich, geht aber nicht mehr mit einer weiteren Intensitätsabschwächung des Lichts einher.

Damit die Sonde stabil und zuverlässig geführt wird, ist über den Endbereich des Herzkatheters und dem Anfangsbereich der Sonde ein Führungsrohr 8 geschoben, das nur die axiale Beweg lichkeit gegenüber dem Katheter 1 zuläßt. Das federnde und damit zurücktreibende Element der Sonde ist das Kautschukrohr 5, in dem die größte Strahlungsleistung herrscht, wenn keine axial ge richtete Kraft auf die Sondenspitze wirkt.

Fig. 2 verwendet als federndes Element eine Schraubenfeder an stelle des Kautschukrohrs in Fig. 1. Hierzu ist der Kunststoff träger aus PEEK oder POM an seinem proximalen Ende mit einem an setzenden Zylinderstück 10 kleineren Querschnitts und selben Ma terials versehen, über das die Schraubenfeder 9 geschoben ist, die mit ihrem andern Ende an der Stirn des Herzkatheters an liegt. Der Lichtleiter 2 ragt wie oben in die Bohrung 4 hinein. Der lichte Raum zwischen Lichtleiterende und dem Spiegel 6, der ebenfalls die hochglanzpolierte, platinveredelte Reflektionsflä che hat, hat im kräftefreien Zustand die lichte Weite des äuße ren Lichtleiterduchmessers und die größte funktionale Entfernung zum Lichtleiterende. Das Meßsignal am proximalen Ende des Licht leiters zeigt in dieser Stellung die geringste Strahlungslei stung.

Wirkt eine axiale Kraft in Richtung Herzkatheter auf die Son denspitze, wird der Abstand des Spiegels 6 zum Lichtleiterende verkürzt und damit mehr Strahlungsleistung reflektiert, die wie der in den Lichtleiter eingekoppelt wird.

Die Führung übernimmt wesentlich die Lichtleiterumhüllung, sie kann durch ein zusätzliches Führungsrohr wie in Fig. 1 unter stützt werden.

In Fig. 1 wird die Strahlungsleistung bei axialer Sondenbela stung verringert, in Fig. 2 hingegen verstärkt. Zur Bildung des optischen Meß- und Referenzsignals dient der handelsüblicher Op tokoppler, wie er in Fig. 3 schematisch skizziert ist. Für die Auswertung und Verarbeitung der optischen Signale wird ebenfalls gängige Auswerteelektronik eingesetzt, die mit dem Optokoppler verbunden ist. Der Eichaufwand der optoelektronischen Einrich tung ist für den Fall der Strahlungsleistungsverringerung (Fig. 1) als auch für den der Verstärkung (Fig. 2) prinzipiell gleich.

Der Lichtleiter 2 vom Koppler 11 zum Herzkatheterende ist ein flexibler Glasstab oder ein Faserbündel. Beide Ausführungen sind mit einem lichtundurchlässigen, in Grenzen steifen Mantel umge ben. Das Meßsignal (U_S) besteht aus zugeführter und am Spiegel reflektierter Strahlungsleistung, wovon nur der reflektierte An teil veränderlich ist. Verglichen wird das Meßsignal mit dem Re ferenzsignal (U_R), das nur die zugeführte, stets konstante Strah lungsleistung wiedergibt.

Sämtliche Materialien der Sonde mit dem integrierten Sensor be stehen bei medizinischem Einsatz aus dafür geeigneten Materia lien, d. h. sie sind gewebefreundlich und können den notwendigen Reinigungs- und Sterilisationsprozeduren ausgesetzt werden. We gen der für den medizinischen Einsatz geforderten Sicherheits gründen ist der Katheter bis zum für die Koagulation notwendigen Kontaktbereich von einen hermetisch abdichtenden Schlauch umman telt.

Bezugszeichenliste

1

Katheter, Herzkatheter

2

Lichtleiter

3

Kunststoffträger

4

Bohrung, lichter Raum

5

Kautschukrohr

6

Spiegel

7

Lücke

8

Führungsrohr

9

Feder, Schraubenfeder

10

Zylinderstück

11

Koppler

12

Lichtquelle

13

Sensor, Hochfrequenzsonde

Claims

1. Sonde am distalen Ende eines Herzkatheters zum Koagulieren vom Muskel- und/oder Bindegewebe mittels Hochfrequenz und eingebau tem Temperaturfühler zum Messen der Erwärmung des im Koagulati onsbereich der Sonde anliegenden Gewebes, die bis auf diesen hermetisch abschließenden Bereich zusammen mit dem Katheter von einem hermetisch dichten Schlauch umhüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sonde gleichzeitig ein Sensor zum Messen des axialen Drucks bzw. der axialen Krafteinwirkung auf die Sondenspitze ist und folgendermaßen aufgebaut ist:
der Sensor besteht aus einem harten, gewebeverträglichen Kunst stoffträger, in dem ein Lichtleiter in einer axialen Bohrung endet, der koaxial am distalen Ende des Katheters austritt, am Boden der Bohrung bzw. am Ende des Kunststoffträgers ist ein Spiegel eingelegt, dessen Spiegelfläche von der Katheterachse senkrecht durchdrungen wird und zur Stirnfläche des Lichtlei terendes gerichtet ist, so daß der an der Lichtleiterstirnflä che austretende, am Spiegel auftreffende und reflektierte Lichtstrahl mit dem auf diese Stirnfläche wiederauftreffende Strahlanteil an den Lichtleitereingang am proximalen Ende des Herzkatheters zurückgeführt wird,
die Spiegelfläche verändert ihr Reflektionsvermögen bei Tempe raturunterschieden gegenüber der Umgebung oder bei Berührung nicht,
zwischen der Stirnfläche des Lichtleiterendes und der Spiegel fläche besteht ein lichter Raum mit nicht reflektierenden Wän den, der durch axiale Krafteinwirkung auf die Sondenspitze in Richtung des Katheterendes in Abhängigkeit zu dieser verkürzt wird und damit eine Änderung der im Lichtleiter zurückgeführten Strahleistung bewirkt.

2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Raum aus dem Lumen eines koaxial in den Kunststoff träger eingebrachten, gummielastischen Rohrs mit der lichten Weite des lichtdurchflutbaren Lichtleiterquerschnitts besteht, und zwischen dem distalen Ende des Katheters und dem proximalen Ende des Kunststoffträgers ein Abstand dieser Länge besteht, das gummielastische Rohr mindestens soweit durch axialen Druck- bzw. Krafteinwirkung gestaucht werden kann, bis die lichte Weite in ihm gerade verschwindet, womit eine entsprechende Ab schwächung der im Lichtleiter zurückgeführten Strahlleistung verbunden ist.

3. Sonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gummielastische Rohr aus Silikonkautschuk ist.

4. Sonde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Verlängerung des Katheterschlauchs stufenlos ansetzendes Führungsrohr, das bis über den proximalen Anfangsbereich der Einheit aus Sonde und Sensor ragt, dieselbe führt.

5. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffträger am proximalen Ende einen koaxialen hohlzy lindrischen Fortsatz kleineren Durchmessers hat, über den der Endbereich einer Schraubenfeder gestülpt und geführt ist, die andrerseits an der distalen Stirnfläche des Katheterendes stößt, so daß bei axialer Druck- bzw. Krafteinwirkung auf die Sondenspitze und Führung des Kunststoffträgers auf dem Licht leitermantel eine entsprechende Verkürzung des Freiraums zwi schen Spiegel und Lichtleiterstirnfläche ohne Veränderung sei ner lichten Weite auftritt, womit eine entsprechende Verstär kung der im Lichtleiter zurückgeführten Strahlleistung verbun den ist.

6. Sonde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein stufenlos vom Katheterende, über die Sonde ragendes Füh rungsrohr die Sonde zusätzlich führt.

7. Sonde nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektionsfläche des Spiegels aus einer hochglanzpolierten Platinschicht besteht.

8. Sonde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffträger aus PEEK oder POM ist.