DE4316298A1 - Vorrichtung zur intrakardialen Ablation bei Arrhythmien - Google Patents
Vorrichtung zur intrakardialen Ablation bei ArrhythmienInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf
eine Vorrichtung zur Beseitigung von abnormen Herzrhythmen
oder Arrhythmien. Im besonderen bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf einen Ultraschallkatheter zum Heranbringen von
Ultraschallenergie an das Herz zum selektiven Abtragen von
Herzgewebe, um einen normalen Herzrhythmus wiederherzustel
len.
Zur Zeit gibt es eine Anzahl von medizinischen und chirur
gischen Behandlungen für Herz-Arrhythmien. Medizinische
Behandlungen erfolgen prinzipiell durch die Anwendung von
anti-arrhythmischen Arzneimitteln, die eine intrakardiale
Impulsübertragung oder den Widerstand gegen die Behandlung,
der die Arrhythmie aufrecht erhält, sobald sie begonnen hat,
verlangsamen. Alle anti-arrhythmischen Arzneimittel haben
unerwünschte Nebenwirkungen. Zum Beispiel tritt Übelkeit,
Erbrechen oder Durchfall bei etwa 40 bis 60 Prozent der mit
Quinidin behandelten Patienten auf. Lupus, ein immunitäts
reaktives Syndrom, das durch eine hohe Anzahl anti-nuklearer
Titer im Blut, eine weit verbreitete Arthralgie, Pleura- und
Perikardiale Ergüsse gekennzeichnet ist, tritt bei etwa 30
Prozent der Patienten auf, die Procainamid für länger als
sechs Monate genommen haben. Erst vor kurzem begann man, die
pro-arrhythmischen Wirkungen dieser Arzneimittel vollständig
zu verstehen. Zum Beispiel wurde in einer kürzlich vom
National Institutes of Health in Auftrag gegebenen Studie
herausgefunden, daß post-myokardiale Infarktpatienten, die
mit zwei der drei anti-arrhythmischen Arzneimittel behandelt
wurden, eine dreifach höhere, unvorhergesehene Sterblichkeit
hatten als diese, denen ein Plazebo gegeben wurde.
Chirurgische Behandlungen bieten eine zweite therapeutische
Möglichkeit bei der Behandlung von Herzrhythmusstörungen.
Chirurgische Verfahren erlauben die Lokalisierung des Ur
sprungs der Arrhythmie oder eines kritischen Teils des
elektrischen Leitungsstromkreises während der Operation am
offenen Herzen. Wird die Arrhythmie auf diese Weise ange
gangen, kann sie durch Herausschneiden von myokardialem Ge
webe oder Abtragen des Gewebes unter Verwendung der Cryo
thermia oder von Lasern, beseitigt werden. Zum Beispiel wer
den einige Patienten mit einer abnormen Verbindung zwischen
dem Atrium und dem Ventrikel, bekannt als Wolff Parkinson
White Syndrome, geboren. Diese abnormen Verbindungswege
können während einer Operation am offenen Herzen chirurgisch
unterbrochen werden.
Die chirurgische Behandlung von Arrhythmie hat eine damit
verbundene Sterblichkeit von weniger als 1% bei der Behand
lung von Patienten mit dem Wolff Parkinson White Syndrom und
die Morbidität ist nicht bedeutend. Jedoch hat die chirur
gische Behandlung von Patienten mit Ventrikel-Arrhythmien
eine damit verbundene operative Sterblichkeit von 10%.
Operationen am offenen Herzen für die Behandlung von Herz-
Arrhythmie ist offensichtlich keine zu bevorzugende
therapeutische Modalität.
Im allgemeinen als Schrittmacher bezeichnete medizinische
Geräte werden weit verbreitet in der Behandlung von
Ventrikel-Herz-Arrhythmie angewendet. Diese Geräte bestehen
aus programmierbaren implantierten Einheiten, die entweder
die Herz-Kontraktion durch eine Folge von elektrischen
Impulsen stimulieren oder das Herz depolarisieren, um die
Arrhythmie zu stoppen, damit danach wieder ein zeitnormaler
Sinusrhythmus aufgenommen wird. Die Geräte, die das Herz
depolarisieren, sind bekannt als automatische, implantier
bare Herzwandler-Defibrillatoren (AICD = automatic, implant
able cardioverter defibrillators) und werden für die Be
handlung von ventrikularen Arrhythmien, die nicht auf die
Arzneimittelbehandlung ansprechen, akzeptiert. Das Implan
tieren von AICD-Geräten erfordert eine offene Brustoperation
mit Gesamtkosten für das Gerät und die Implantation im
Bereich von DM 50 000 bis DM 75 000. Infektionen, die die
Entfernung des Geräts erforderlich machen, treten in 2 bis
4% der Fälle auf und die operative Sterblichkeit liegt bei 1
bis 4%.
Myokardiale Gewebeablation ist eine andere therapeutische
Modadität zur Behandlung von Arrhythmien. Gewebeablations
techniken benutzen im allgemeinen eine Energiequelle, um
entweder elektrische oder thermische Energie an ein ausge
wähltes myokardiales Gewebe zu übertragen, um eine ablative
Wirkung hervorzurufen.
Bekannte Gewebeablationstechniken schließen die Anwendung
von I) Gleichstrom, II) Hochfrequenzenergie, III) Mikrowel
lenenergie, IV) Cryothermia oder V) Laserenergie ein. 1982
führten zwei unabhängige Ermittler die Anwendung von
Kathetern ein, um eine elektrische Gleichstromladung an ein
myokardiales Gewebe heranzuführen. Endokardiale Katheter
wurden perkutan in das Atrio-Ventricular-Knotengebiet
(AV-Knotengebiet) eingeführt. Dieses Verfahren versucht, die
elektrische Verbindung zwischen dem Atrium und dem Ventrikel
total zu beseitigen und wird durchgeführt, um Atrioflimmern
oder andere Arrhythmien, die die schnelle Leitung von elekt
rischen Impulsen um und durch den AV-Knoten umfassen, zu be
handeln. Nachfolgend wurde die katheter-basierte Heran
führung von Gleichstromenergie erweitert, um abnormale Wege
genauso gut wie Ventrikelarrhyhtmien zu behandeln.
Die Verwendung von Gleichstromenergie bringt die endokar
diale Erzeugung von einigen hundert Joules durch die Anwen
dung von etwa 2000 bis 4000 Volt elektrischer Spannung für
einige wenige Millisekunden mit sich. Gewebebeschädigung
aufgrund des Gleichstromschocks können aufgrund der therm
ischen Verletzung, eines Barotraumas oder der Induktion
eines elektrischen Feldes in dem Gewebe auftreten. Ein
grundsätzlicher Nachteil im Zusammenhang mit der Anwendung
von Gleichstromenergie ist die Schwierigkeit der Kontrolle
der Anwendung der Energie. Die gleichstrommyokardiale Ge
webeablationstechniken müssen aufgrund der schmerzhaften
Muskelkontraktionen im Zusammenhang mit der Verwendung der
Gleichstromenergie unter Vollnarkose durchgeführt werden.
Komplikationen schließen die Gefahr einer Herbeiführung
einer Ventrikeltachykardie bei 5% der Patienten oder eines
Durchbruchs des Herzes, einer Tamponade, einer Hypotonie,
einer Schock- und Herz-Embolie, die bei etwa 15% der
Patienten beobachtet wurden, ein. Die Anwendung von Gleich
stromenergie ist ebenfalls dafür bekannt, die Katheter, die
zum Heranführen der Spannungen verwendet werden, zu beschä
digen. Katheter, die für die Anwendung von Gleichstromener
gie zu myokardialen Gewebeablation verwendet werden, sind
normalerweise diagnostische, elektrophysiologische Katheter,
die nicht hergestellt wurden, um den angelegten Spannungen
zu widerstehen. Als Konsequenz kann das beschädigte Katheter
eine elektrische Entladung an einem nicht beabsichtigten Ort
erzeugen.
1986 wurde die Anwendung von Hochfrequenzenergie für Herz-
Ablation vorgestellt. Dieses Verfahren traf auf weit ver
breitete Akzeptanz und brachte Erfolg bei der Behandlung von
Supra-Ventrikel-Arrhythmie. Als ein Ergebnis wurde die Hoch
frequenzenergie die vorherrschende Energiequelle, die zur
myokardialen Gewebeablation angewendet wird. Auf einem
Katheter basierende Heranführung der Hochfrequenzenergie
verursacht eine thermische Gewebeschädigung als ein Ergebnis
des elektrischen Stromflusses in dem Gewebe. Hochfrequenz
energien benutzen einen sinusförmigen elektrischen Strom, in
einem Bereich von 40 bis 60 Volt, der direkt an das Gewebe
angelegt wird. Beschränkungen bei der Anwendung von Hoch
frequenz schließen die geringe Energieerzeugung, die die
Größe des abzutragenden Gebietes limitiert, der daraus re
sultierende Bedarf für präzise intrakardiale Lokalisierung,
die Bildung von Blutklümpchen auf der Elektrode, sobald die
Elektrode eine Temperatur von 90 bis 100° Celsius erreicht
und die Abnahme der Leistung, die an das Gewebe herangeführt
wird, wenn die Energiequelle von dem Gewebe wegbewegt wird,
ein. Der letzte Faktor ist vielleicht der am meisten ein
schränkende. Nachdem die an das Gewebe herangeführte Energie
mit der vierten Potenz von dem Punkt der Heranführung zu dem
Katheter abnimmt, ist die Tiefe der Gewebeeinwirkung be
schränkt. Dies macht die Hochfrequenztechnik unpassend für
bestimmte Arrhythmien, besonders diese, die von dem linken
Ventrikel ausgehen. Zusätzlich gibt es keine Abbildungs
technik, die zur Verwendung mit den Hochfrequenzkathetern
entwickelt wurde, die eine schnelle und präzise Lokalisie
rung der Energiequelle relativ zu dem Myokard erlaubt.
Mikrowellenenergie wird zur Zeit als Energiequelle für Herz-
Gewebeablation untersucht. Jedoch treffen viele der prakt
ischen Einschränkungen bezogen auf Hochfrequenzenergie auch
auf Mikrowellenenergie zu. Wie bei der Hochfrequenzenergie
fällt die durch Mikrowellenenergie herangeführte Leistung
exponentiell von dem Punkt der Heranführung ab und deshalb
kann die Gewebeeinwirkung beschränkt sein, wenn auch in
einem geringeren Maße als bei der Hochfrequenzenergie. Zu
sätzlich ist Mikrowellenenergie aufgrund ihrer relativ
langen Wellenlänge bei den Frequenzen, die überprüft werden,
extrem schwierig zu fokussieren.
Kältesonden, gekühlt auf -70° Celsius, werden weithin ver
wendet, um Herz-Gewebe während einer Operation am offenen
Herzen abzutragen. Um jedoch diesen Grad der Kühlung an die
Spitze des Katheters heranzuführen, muß das Katheter im
Durchmesser so groß sein (11-12 French), daß die Gefahr
eines Durchbruchs des Herz-Gewebes besteht.
Abschließend wurde Laserenergie, die durch ein perivenöses
Katheter herangeführt wird, angewendet, um erfolgreich den
AV-Knoten in Hundeexperimenten abzutragen. Abgesehen von
diesem Erfolg bleiben ernsthafte Bedenken bezüglich eines
Herzdurchbruches, einer Verschlechterung der optischen
Faserspitze, der Zerbrechlichkeit der optischen Faser und
das Fehlen von optimalen, tragbaren Instrumenten zur
Erzeugung von Laserenergie, einer Überwachung und einer
Herz-Abbildung.
Während die Anwendung von katheterbasierten Energieheran
führungssystemen bei der Ablation von myokardialem Gewebe
gut bekannt sind, leidet jedes der bekannten Systeme, be
nutzt oder unter Überprüfung, an einer oder mehreren der
oben genannten Unzulänglichkeiten. Die vorliegende Erfindung
wurde entwickelt, um eine alternative Vorrichtung zur intra
kardialen Ablation von myokardialem Gewebe zu schaffen, um
Herz-Arrhythmien zu beseitigen.
Die vorliegende Erfindung verwendet Ultraschallenergie, die
an das myokardinale Gewebe bei Frequenzen herangeführt wird,
die ausreichend sind, um das myokardiale Gewebe, das
Arrhythmien hervorruft, zu zerstören. Genauer gesagt umfaßt
die vorliegende Erfindung einen Ultraschallwandler, der auf
einem fernen Ende eines Katheters montiert ist, und min
destens eine Elektrode, die an das Gebiet am fernen Ende des
Katheters angeschlossen ist. Der Ultraschallwandler kann ein
Einkristallwandler oder ein phasengesteuertes Array von Kri
stallwandlern sein. Ultraschallwandler passend für die
Anwendung mit der Erfindung sind solche, die Frequenzen in
einem Bereich von 1 bis 40 MHz bei einer angelegten
elektrischen Energie von 2 Watt oder darüber erzeugen
können. Mindestens eine Elektrode, die mit dem Katheter
verbunden ist, wird verwendet, um die Position und die
Ausrichtung des Ultraschallwandlers in dem Herz, basierend
auf der elektrischen Leitung in dem Herzgewebe, abzubilden.
Elektroden, die sich für die Anwendung eignen, sind solche
zum Empfangen elektrischer Ausgangssignale von dem
myokardialem Gewebe und zum Übertragen der Signale an eine
Anzeige oder ein Aufnahmegerät zur Echtzeitsichtbarmachung
durch einen medizinischen Praktiker.
Das hier vorgeschlagene Verfahren umfaßt allgemeinen die
folgenden Schritte:
- I. Einführen des Katheters in das Herz auf einem venösen oder arteriösen Weg,
- II. Elektrisches Abbilden der Position und Ausrichtung des Katheters und des Wandlers in dem Herz,
- III. Bestimmung der zu behandelnden myokardialen Gewebeflä che,
- IV. Ultraschallmäßiges Koppeln des Wandlers an die ausge wählte myokardiale Gewebefläche und
- V. Anschließen der elektrischen Energie an den Ultra schallwandler, um die ausgewählte Gewebefläche abzu tragen, um den Arrhythmieherd oder einen Abschnitt des intrakardialen, elektrischen Stromkreises, der notwen dig ist, um die Arrhythmie zu unterstützen, zu besei tigen, wie es durch die Beseitigung der Arrhythmie oder durch die Unfähigkeit zur elektrischen Stimulation des abnormen Herzrhythmusses angezeigt wird.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach
folgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein diagrammatisches Ablauf-Flußdiagramm, das das
Verfahren der intrakardialen Ablation der Arrhyth
mie darstellt;
Fig. 2 eine Seitendraufsichtdarstellung eines ersten Aus
führungsbeispieles eines Ultraschallkatheters gemäß
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3A eine Seitendraufsichtdarstellung eines zweiten Aus
führungsbeispieles eines Ultraschallkatheters gemäß
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3B eine diagrammatische Querschnittsdarstellung ent
lang der Linie 3B-3B in Fig. 3A;
Fig. 4 eine Seitendraufsichtdarstellung eines dritten
Ausführungsbeispieles eines Ultraschallkatheters
gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine diagrammatische Querschnittdarstellung entlang
der Linie 5-5 in Fig. 4;
Fig. 6 eine diagrammatische Querschnittsdarstellung eines
vierten Ausführungsbeispieles eines Ultraschall
katheters gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine diagrammatische Querschnittsdarstellung ent
lang der Linie 7-7 in Fig. 6;
Fig. 8 eine Seitendraufsichtdarstellung eines fünften Aus
führungsbeispieles eines Ultraschallkatheters gemäß
der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 9 eine perspektivische, fragmentarische Darstellung
des fünften Ausführungsbeispieles des Ultraschall
katheters gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren 10 für eine intrakardiale Ablation bei Ar
rhythmien ist in Fig. 1 dargestellt. Gemäß dieses Verfahrens
wird entweder eine Vene oder eine Arterie, die zu dem Herz
führt und mühelosen Zugang auf die Lungenvene oder die Aorta
gewährt, operativ angegangen 12. Ein Katheter der im folgen
den beschriebenen Art mit einem Ultraschallwandler und
mindestens einer Elektrode, die mit einer Fläche am fernen
Ende des Katheters verbunden ist, wird perkutan in die zu
gänglich gemachte Vene oder Arterie eingeführt. Das Katheter
wird durch das zugänglich gemachte Blutgefäß in ein intra
kardiales Gebiet des Herzens geführt 16. Gemäß des für die
Erfinder am besten bekannten Modus wird das Katheter
fluoroskopmäßig durch das zugänglich gemachte Blutgefäß in
das Herz geführt. Sobald das Herz erreicht ist, wird das
Katheter positioniert und der Wandler auf das zu behandelnde
myokardiale Gewebe ausgerichtet 18. Eine elektrische Abbild
ung 20 des Leitungsmusters in dem Herz wird durch Verwendung
von mindestens einer Elektrode auf dem Katheter hergestellt.
Die Elektrode, von der mindestens eine vorhanden ist, auf
dem Katheter kann ebenfalls dazu benutzt werden, einen ab
normen Herzrhythmus herbeizuführen, um die elektrische Ab
bildung einer nicht andauernden Arrhythmie durchzuführen.
Die elektrische Abbildung 20 hilft beim Positionieren und
Ausrichten des Wandlers 18 relativ mit dem zu behandelnden
myokardialem Gewebe. Der Wandler kann ebenfalls durch An
bringen eines Thermoelementes an die aktive weite des Ultra
schallwandlers ausgerichtet werden, um festzustellen, ob der
Wandler Kontakt mit der Gewebewand hat. Sobald der Katheter,
mit dem Wandler ausgerichtet auf das ausgewählte myokardiale
Gewebe, positioniert ist, wird die elektrische Energie an
den Ultraschallwandler 22 angelegt, um den Wandler zu veran
lassen, zu schwingen und Ultraschallenergie, die auf das
ausgewählte myokardiale Gewebe gerichtet ist, zu emittieren.
Nach Anwendung der Ultraschallenergie mit einer vorgewählten
Frequenz, Leistung und Dauer werden die Signale, die durch
die Elektrode, von der mindestens eine vorhanden ist,
empfangen werden, eine Rückwirkung schaffen, um es dem
medizinischen Praktiker zu ermöglichen, festzustellen, ob
die Arrhythmie andauert 24. Zusätzlich erfolgt eine elekt
rische Stimulation über diese oder andere Elektroden im
Herz, um zu versuchen, einen abnormen Herzrhythmus bei
nicht-andauernder Arrhythmie herbeizuführen, und um ferner
den Erfolg oder sein Ausbleiben der durch den Ultraschall
erzeugten Läsion an diesem Ort anzuzeigen. Wenn die
Arrhythmie, herbeigeführte oder andersartige, nicht länger
andauert, wird das Katheter zurückgezogen 26. Wenn umgekehrt
die Arrhythmie andauert 28, wird der Schritt 20 der Elek
trodenabbildung wiederholt, um die Position und Ausrichtung
des Ultraschallwandlers relativ zu dem Myocard zu bestätigen
und die Anwendung von Ultraschallenergie 22 wird wiederholt,
bis ein normaler Sinusrhythmus wieder hergestellt ist oder
die Arrhythmie nicht mehr durch wiederholte elektrische
Herz-Stimulation 26 gestartet werden kann.
Ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ultraschall
katheters gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 2
dargestellt. Ein Ultraschallwandler 28 ist in eine Plastik
halterung 30 eingebettet. Die Plastikhalterung 30 verbindet
ebenfalls einen biegsamen Katheter 32 mit dem Ultraschall
wandler 28 und enthält Drähte 34, 36, die die Länge des Ka
theters 32 durchlaufen. Ein erster Draht 34 wird elektrisch
mit der hinteren Oberfläche oder der Gehäuseoberfläche des
Ultraschallwandlers 28 verbunden, z. B. durch Löten. Ein
zweiter Draht 36 wird elektrisch mit der Stirnoberfläche
oder der aktiven Oberfläche des Ultraschallwandlers 28 ver
bunden, z. B. durch Löten. Mindestens eine Elektrode (nicht
gezeigt) ist auf dem Katheter 32 in unmittelbarer Nähe zu
dem Ultraschallwandler 28 montiert. Die Elektrode, von der
mindestens eine vorhanden ist, empfängt elektrische Herz
signale, um die Positionierung des Ultraschallwandlers 28
zur Ablation des Herz-Gewebes zu ermöglichen. Drähte (nicht
gezeigt) durchqueren die Länge des Katheters 32 und ver
binden elektrisch die Elektrode mit externen Herz-Über
wachungsgeräten, wie z. B. einen Elektrokardiographen. Die
Stirn- oder aktive Oberfläche des Ultraschallwandlers 28
bildet bevorzugterweise einen Teil der äußeren Oberfläche
der Plastikhalterung 30, kann aber eine relativ dünne Ab
deckung, die auf dem Ultraschallwandler 28 aus Gründen des
Schutzes angeordnet ist, haben.
Die hintere Oberfläche oder Gehäuseoberfläche (nicht ge
zeigt) des Ultraschallwandlers 28 ist an die Plastikhal
terung 30 mit einem niedrigen oder einem hohen Impedanz
futter benachbart zur Gehäuseoberfläche oder hinteren Ober
fläche des Wandlers angebracht. Dies kann möglich gemacht
werden durch eine Lufttasche oder einen Zwischenraum, der
zwischen dem Ultraschallwandler 28 und der Plastikhalterung
30 angeordnet ist. Es ist wichtig, daß es einen hohen Grad
von Impedanzkontrast zwischen der aktiven Oberfläche und der
Gehäuseoberfläche des Ultraschallwandlers 28 gibt. Die durch
den Ultraschallwandler 28 erzeugte Energie muß ausreichend
Leistung haben, um das Herz-Gewebe abzutragen. Entsprechend
ist es notwendig, daß eine Maximalenergie, die durch den
Wandler 28 erzeugt wird, von der aktiven Oberfläche des
Wandlers 28 weggerichtet ist. Um die Leistungsabgabe derart
zu maximieren, wie sie durch eine Frequenzabgabe in einem
Schmalband erzeugt wird, muß ein Impedanzkontrast zwischen
der aktiven und der Gehäuseoberfläche des Ultraschallwand
lers 28 vorhanden sein.
Die Drähte 34, 36 werden verwendet, um elektrische Energie
an den Ultraschallwandler 28 anzulegen, um ihn zu veran
lassen, zu schwingen und Ultraschallenergie auf das Herz-
Gewebe zu emittieren. Wird elektrische Energie an den Ultra
schallwandler 28 angelegt, dann leitet das niedrige oder
hohe Impedanzfutter im wesentlichen die gesamte Ultraschall
energie der Frequenz aus dem Schmalband auf die aktive
Stirnoberfläche des Ultraschallwandlers. Die gerichtete
Ultraschallenergie trägt das anvisierte Herz-Gewebe ab und
beseitigt dadurch die Arrhythmie.
Fachleute werden verstehen, daß entsprechend des ersten
bevorzugten Ausführungsbeispieles, dargestellt in Fig. 2,
der flache oder planare Ultraschallwandler 28 parallel ge
richtete Ultraschallenergie erzeugen wird, die auf eine
Fläche konzentriert ist, die im wesentlichen der Ultra
schallwandler 28 Oberflächenfläche entspricht.
Ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ultraschall
wandlers für Herz-Ablation ist den Fig. 3A und 3B gezeigt.
Fig. 3A zeigt eine Seitendraufsichtdarstellung eines hohlen,
zylindrischen Ultraschallwandlers 40, der in eine Plastik
halterung 42 montiert ist. Ein Katheter 44, das zwei Drähte
enthält, die entlang der Länge des Katheters 44 verlaufen,
ist ebenfalls an die Plastikhalterung 42 montiert. Beide
Drähte verlassen das Katheter an dem Ende des Katheters, das
am nächsten zu dem Ultraschallwandler liegt und werden mit
dem Ultraschallwandler verbunden. Der Draht 46 verläßt das
Katheter 44 durch die Plastikhalterung 42 und wird mit dem
Ultraschallwandler an der Lötverbindung 48 verbunden. Ein
zweiter Draht (nicht gezeigt) wird an die Hinterseite oder
Gehäuseseite des Ultraschallwandlers 40, in diesem Fall die
ringförmige Innenoberfläche des hohlen Zylinders, der den
Ultraschallwandler 40 bildet, angeschlossen. Fig. 3B zeigt
einen Querschnitt des Ultraschallwandlerkristalls 40 in Fig.
3A. Das ringförmige Lumen 49 des Ultraschallwandlers 40 ent
hält Luft, die als ein Impendanzfutter fungiert, und dadurch
die Erzeugung von Frequenzen in einem schmalen Band ermög
licht, die notwendig sind, um im wesentlichen die gesamte
Ultraschallenergie auf das abzutragende Gewebe zu richten.
Zusätzlich ist, wie beim ersten Ausführungsbeispiel; das
oben besprochen wurde, mindestens eine Elektrode (nicht
gezeigt) mit dem Katheter 44, in unmittelbarer Nähe zu dem
Ultraschallwandler 40, verbunden, um die Abbildung der elek
trischen Signale des Herzes zu erlauben. Die Herz-Abbildung
schafft eine Einrichtung zur Positionierung des Ultraschall
wandlers 40 in der Nähe der Herz-Arrhythmie, die abgetragen
werden soll. Überdies kann die Elektrode, von der mindestens
eine vorhanden ist, ebenfalls elektrisch stimuliert werden,
um einen nicht-andauernden abnormen Herzrhythmus herbeizu
führen, und dadurch als eine Anzeige fungieren, ob die Ge
webeablation bei der Beseitigung der Arrhythmie erfolgreich
war oder nicht. Die Energie wird radial von dem Wandler 40
emittiert und ist nicht konzentriert und nicht parallel ge
richtet.
Ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Ultra
schallwandlerkatheters gemäß der vorliegenden Erfindung wird
in Fig. 4 und 5 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel des
Wandlers 50 umfaßt einen phasengesteuerten Array mit ring
förmigen, halbzylindrischen Wandlerelementen, die einge
bettet in, montiert auf oder mit einem Katheter 52 verbunden
sind. Mindestens eine Elektrode 53 ist auf der Oberfläche
des Katheters 52 montiert, um die Abbildung des elektrischen
Musters des Herzes durchzuführen, wie bereits in Fig. 1 be
sprochen. Die aktive Oberfläche 54 des Wandlers 50 bildet
einen externen Teil des Katheters 52. Die Rückseite oder
Gehäuseseite 56 des Wandlers 50 ist derart an das Katheter
52 montiert, daß ein geringes Impedanzfutter, wie z. B. Luft
oder Gas, oder ein hohes Impedanzfutter, wie z. B. Metall,
hinter dem Wandler 50 ausgebildet ist. Das Futter umfaßt die
Fläche, die durch die Öffnung 58 zwischen dem Katheter 52
und der Gehäuseseite 56 des Wandlers 50 veranschaulicht
wird. Das Impedanzfutter 58 ist unterschiedlich und ver
schieden von der Impedanz der Katheteroberfläche, die in
Kontakt mit der Stirnoberfläche 60 und der Rückenoberfläche
62 des Wandlers 50 kommt und dadurch eine Frequenz in einem
Schmalband erzeugt, wenn Energie an den Wandler 50 angelegt
wird. Die Energie wird radial von dem Wandlerarray emittiert
und durch Einführung einer ordnungsgemäßen Phasen
verschiebung zwischen den Hochfrequenzspannungen, die jedes
der Wandlerelemente betreiben, kann die Energie entlang der
Länge der Abliziereinrichtung auf eine gewünschte radiale
Entfernung fokussiert werden.
Fig. 6 und 7 stellen ein viertes bevorzugtes Ausführungsbei
spiel des Ultraschallwandlerkatheters gemäß der erfindungsge
mäßen Vorrichtung dar. Wandler 72 umfaßt ein phasengesteuer
tes Array von Wandlerelementen, die montiert sind auf oder
mit dem Katheter 74 verbunden sind. Mindestens eine Elek
trode 76 ist ebenfalls auf dem Katheter 74 montiert, um eine
Abbildung des elektrischen Musters des Herz es oder der elek
trischen Herbeiführung eines nicht-andauernden abnormen
Herzrhythmuses zu ermöglichen, um die Arrhythmie zu loka
lisieren und festzustellen, ob sie nach der Ablation immer
noch vorhanden ist. Wenn die Gewebeablation mit dem Ultra
schallwandler 72 erfolgreich ist, wird die elektrische
Stimulation der Elektrode 76, von der mindestens eine vor
handen ist, zu der Unfähigkeit führen, die abnorme Arrhyth
mie herbeizuführen. Die Rückseite oder Gehäuseoberfläche 78
des Ultraschallwandlers 72 ist derart an den Katheter 74
montiert, daß ein niedriges oder hohes Impedanzfutter 80
zwischen dem Ultraschallwandler 72 und dem Katheter 74 er
zeugt wird. Epoxydharz oder eine ähnlich wirkende Verbindung
wird verwendet, um die Stirnoberfläche 82 und die hintere
Oberfläche 84 des Ultraschallwandlers 72 mit dem Katheter 74
zu montieren. Wird Energie an den Ultraschallwandler 72 an
gelegt, erzeugt er Energie in einem Schmalband, die im
wesentlichen die gesamte Energie auf die aktive Oberfläche
86 des Ultraschallwandlers 72 richtet. Durch Einführung
einer ordnungsgemäßen Phasenverschiebung zwischen den Hoch
frequenzspannungen, die jedes der Wandlerelemente betreiben,
kann die Energie in der gewünschten Tiefe und an dem ge
wünschten Ort vor dem Wandler fokussiert werden. Aufgrund
der planaren Ausrichtung des Wandlers 72 ist die Ultra
schallenergie sehr parallel gerichtet und auf eine Ober
flächenfläche gerichtet, die etwa der des Wandlers 72 ent
spricht. Ein zusätzlicher Ultraschallwandler kann auf den
Katheter montiert werden, um beim Abbilden des elektrischen
Musters des Herz es und/oder beim Abtragen des Herz-Gewebes
zu unterstützen. Ein kleiner Ultraschallwandler 87, wie
soeben beschrieben, ist an der Spitze des Katheters 74 ange
ordnet. Die Ultraschallwandlerspitze 87 ist ebenfalls fähig
zur Herbeiführung einer nicht-andauernden abnormen Arrhyth
mie.
Ein fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungs
gemäßen Wandlerkatheters ist in Fig. 8 und 9 dargestellt.
Ein Ultraschallwandler 88 ist durch einen axial ausgerich
teten Ultraschallwandler 88 dargestellt, der montiert ist
auf oder mit dem Katheter 90 verbunden ist. Zusätzlich ist
mindestens eine Elektrode 92 auf dem Katheter montiert. Die
Elektrode 92, von der mindestens eine vorhanden ist, kann zu
beidem, der Abbildung des elektrischen Musters des Herzes
und der Herbeiführung eines abnormen Herzrhythmusses durch
elektrische Stimulation, verwendet werden. Fig. 9 ist eine
perspektivische Darstellung der Spitze des Katheters 90. Die
oberste Oberfläche 91 des Ultraschallwandlers 88 bildet
einen externen Teil der Katheterspitze, während die hintere
Oberfläche oder die Gehäuseoberfläche des Ultraschall
wandlers 88 innerhalb des Katheters 90 enthalten ist. Ein
niedrigers oder hohes Impedanzfutter wird auf der Gehäuse
seite des Ultraschallwandlers 88 geschaffen. Eine laterale
Seitenkante 93 des Ultraschallwandlers 88 ist in oder an
eine ringförmige Öffnung in dem Katheter 90 mit Epoxydharz
oder einer ähnlich funktionierenden Verbindung montiert. Wie
bereits besprochen ermöglicht ein Impedanzunterschied
zwischen der aktiven Oberfläche und der Gehäuseoberfläche
des Wandlers 88 die Erzeugung einer Frequenz in einem
schmalen Band, die die maximale Energie auf die aktive
Oberfläche 91 des Wandlers 88 richtet.
Obwohl die soweit besprochenen Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung alle Ultraschallwandler umfassen, die
einen Teil der Oberfläche des Katheters bilden, würden
alternative Ausführungsbeispiele der besprochenen Aus
führungsbeispiele ferner eine dünne Schicht aus nicht
leitendem Material über diesen Oberflächen der Wandler, die
als Teil der äußeren Oberfläche des Katheters freigelegt
sind, umfassen.- Jedoch bleibt das geringe oder hohe
Impedanzfutter benachbart zu der Gehäuseseite des Wandlers
und der Impedanzunterschied zwischen der aktiven Seite und
der Gehäuseseite des Katheters ein bedeutender Aspekt jedes
Ausführungsbeispiels. Obwohl jedes der vorher beschriebenen
Ausführungsbeispiele Elektroden zur Abbildung der elek
trischen Signale des Herzes umfaßt, können irgendwelche
andere Einrichtungen zur Abbildung solcher Signale, die in
Fachkreisen bekannt sind, angewendet werden, einschließlich
Wandlerelementen. Ein gesonderter Ultraschallwandler kann
zur Abbildung oder zusätzlich zu dem abtragenden Ultra
schallwandler zur Abbildung verwendet werden. Zum Beispiel
können in dem Ausführungsbeispiel, dargestellt in den Fig. 6
und 7, in denen ein phasengesteuertes Array von Ultraschall
wandlern bereitgestellt ist, bestimmte Wandlerelemente in
dem phasengesteuerten Array mit einem nicht leitenden
Material abgeteilt werden und dadurch unabhängig kontrol
liert werden, um Abbildungsfrequenzen zu erzeugen und ent
weder Ultraschallmodus A oder Modus B Signalrückwirkung zu
schaffen. Alternativ kann der gleiche Ultraschallwandler mit
verschiedenen Frequenzen verwendet werden oder in einem
phasengesteuerten Array aufgebaut werden, um beides,
Herz-Signalabbildung und Herz-Gewebeablation, durchzuführen.
Eine Phase I Studie wurde von Januar 1992 bis März 1992
durchgeführt, um die praktische Brauchbarkeit von Prototypen
der Ultraschallwandlerkatheter für Herzgewebeablation fest
zustellen. Zwei Gruppen von Ultraschallwandlerkathetern
wurden in vier Tierstudien, die das Mischlingshundmodell
verwenden, verwendet. Das Ziel war es, Herzmuskelläsionen
mit einer Größe von mindestens 0,5 Quadratzentimeter zu er
zeugen. Alle Tiere wurden ordnungsgemäß anästhisiert. Das
folgende Protokoll wurde in allen vier Tierstudien benutzt:
- 1. Öffnen der Hundebrust durch Sternotomie,
- 2. Aufschneiden des Perikardialsacks,
- 3. Vernähen des Perikardialsacks mit der Brustwand, um einen "Sack" zu erhalten und ihn mit einer entgasten Salzlösung zu füllen,
- 4. Plazieren des Wandlers auf die Oberfläche des Epikardes und Heranführen der Ultraschallenergie auf das Epikard, und
- 5. Legen einer Lasche um den rechten und den linken Anhang des Herzens und Vorschieben des Wandlers in das rechte und linke Ventrikel des Herzens und Heranführung der Ultraschallenergie auf das Endokard.
Die Ergebnisse der vier vorher beschriebenen nicht be
schränkten Tierstudien waren günstig. In Studie 1 wurden
zwei rechteckige Wandler aus PZT Kristallmaterial (Edo
Company Utah) mit Frequenzen von 5,6 Megaherz und 9,15 Mega
herz verwendet, um die Ultraschallenergie heranzuführen.
Sechs Energieheranführungen wurden durchgeführt, zwei auf
dem Epikard und vier auf dem Endokard. Die Heranführungen
hatten eine Dauer von 30 bis 60 Sekunden und reichten von 5
Watt bis 30 Watt. Drei sichtbare Läsionen wurden erzeugt.
Eine war auf dem linken Ventrikel und maß 1,7 Zentimeter an
der epikardialen Basis und 0,8 Zentimeter in der Tiefe, eine
andere war auf dem linken Ventrikel in der Nähe des Apex und
maß 2,0 Zentimeter auf der epikardialen Oberfläche und 0,6
Zentimeter in der Tiefe und die dritte war auf dem papil
lären Muskel des rechten Ventrikels.
In Studie 2 wurden zwei Wandler mit ähnlichen Frequenzen und
ähnlicher Form wie die in Studie 1 verwendet, aber bestanden
aus EBL#1 Kristallmaterial (Edo Company Utah) anstatt aus
PZT Kristallmaterial. Acht Energiehinführungen wurden durch
geführt, aber das Herz wurde nach den Hinführungen in
Formalin für vier Tage konserviert, bevor es aufgeschnitten
wurde, um es auf Läsionen zu untersuchen. Die Dauer der Her
anführungen war 30 bis 60 Sekunden mit einer Leistung im Be
reich von 27 bis 30 Watt. Eine rechteckig geformte Läsion in
dem lateralen Wandepikat des rechten Ventrikels maß 1,5
Zentimeter auf der epikardialen Oberfläche und 0,8 Zenti
meter in der Tiefe, während eine andere rechteckig geformte
Läsion in dem linken Ventrikel, nahe dem Apex, 1,8 Zenti
meter auf dem Epikard und 0,2 Zentimeter in der Tiefe maß.
Andere Läsionen bildeten eine scharfe dreieckige Fläche von
1,5 Zentimeter mit einer Tiefe von 1,1 Zentimeter und eine
scharfe ovale Fläche, die 1,5 Zentimeter mit einer Tiefe von
0.3 Zentimeter maß.
Eine dritte Studie benutzte drei rechteckig geformte Wand
ler, die aus EBL#1 Kristallmaterial (Edo Company Utah) be
standen, mit Frequenzen von 14,4 MHz, 9,15 MHz und 5,63 MHz.
Zwei Thermosensoren wurden auf die Rückseite und Oberfläche
des 9,15 MHz Wandlers montiert, um die Temperatur während
der Zuführung der Ultraschallenergie zu überwachen. Sieben
Energiezuführungen wurden für die Dauer von 60 Sekunden, wo
bei jede einen Leistungsbereich von 9 bis 37 Watt hatte,
durchgeführt. Drei sichtbare Läsionen wurden erzeugt. Heran
führung von 13 Watt elektrischer Leistung an den 14,4 MHz
Wandler erzeugte eine Läsion in dem rechten Ventrikel, die
13 × 8 × 4 mm maß. Eine elektrische Leistung von 37,5 Watt
und eine reflektierte Leistung von 27 Watt erzeugten eine
erste Läsion auf dem Epikard, die 10 × 6 mm maß. Die Tem
peraturanzeige des Thermoelements war 70,9° Celsius. Eine
elektrische Leistung von 31 Watt und eine reflektierte
Leistung von 17,5 Watt erzeugte eine zweite "V"-förmige
Läsion auf dem Epikard, die 8 × 26 × 3 mm maß, mit einer
Temperatur, die über 2000 Celsius lag.
Die vierte und letzte Studie in dem Protokoll verwendete
zwei rechteckig geformte Wandler, die aus EBL#1 Kristallen
(Edo Company Utah) bestanden, mit Frequenzen von 5,73 MHz
und 9,11 MHz. Drei Ultraschallenergieheranführungen auf das
Endokard des linken Ventrikels wurden durchgeführt. Zwei
sichtbare Läsionen wurden gebildet. Beide Läsionen resul
tierten vom Anlegen von 26 Watt elektrischer Leistung an den
9,11 MHz Wandler. Ultraschallenergieheranführung für eine
Zeitdauer von 35 Sekunden erzeugte eine rechteckig geformte
Läsion, die 30 × 9 × 6 mm maß, während eine 60 sekündige
Energieheranführung eine rechteckig geformte Läsion erzeug
te, die 18 × 11 × 3 mm maß.
Die Prototypwandler, die in den Studien verwendet wurden,
waren sehr steif. Die Energieheranführungen, die keine
sichtbaren Läsions erzeugten, waren durch die Schwierigkeit
der Plazierung eines steifen Wandlers auf ein sich konstant
bewegendes Herz beeinflußt. Der Mißerfolg, bestimmte Läsio
nen zu erzeugen, resultierte aus der nicht ordnungsgemäßen
Plazierung des Wandlers. Die vorher beschriebenen, nicht
beschränkenden Beispiele, die die Vorrichtung für die intra
kardiale Ablation bei Arrhythmien anwenden, werden bereit
gestellt, um die praktische Brauchbarkeit und das
Funktionieren der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
Claims (25)
1. System zur intrakardialen Ablation bei Herz-Arrhythmien
bei einer Person, die diese benötigt, gekennzeichnet
durch folgende Merkmale:
eine Einrichtung zum Erfassen elektrischer Herzsignale in der Person;
einen Katheter (32, 44, 52, 74, 90) mit einem Ultra schallwandler (28, 40, 50, 72, 88), der auf einem fernen Ende des Katheters montiert ist, der in das Herd der Person eingeführt werden kann und derart positioniert werden kann, daß sich der Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) in unmittelbarer Nähe eines zu behandelnden Herzgewebegebiets als Reaktion auf die erfaßten elektrischen Herzsignale befindet;
eine Energiequelle, die mit dem Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) verbunden ist, wobei die elektrische Energie an den Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) abgegeben wird und den Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) betätigt, um Ultraschallenergie auf das zu behandelnde Herzgewebegebiet zu richten, wobei thermische Energie in dem Herzgewebe erzeugt wird, die das Herzgewebe auf eine Temperatur und in einer Tiefe aufheizen, die ausreichend sind, um das Herzgewebe abzutragen.
eine Einrichtung zum Erfassen elektrischer Herzsignale in der Person;
einen Katheter (32, 44, 52, 74, 90) mit einem Ultra schallwandler (28, 40, 50, 72, 88), der auf einem fernen Ende des Katheters montiert ist, der in das Herd der Person eingeführt werden kann und derart positioniert werden kann, daß sich der Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) in unmittelbarer Nähe eines zu behandelnden Herzgewebegebiets als Reaktion auf die erfaßten elektrischen Herzsignale befindet;
eine Energiequelle, die mit dem Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) verbunden ist, wobei die elektrische Energie an den Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) abgegeben wird und den Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) betätigt, um Ultraschallenergie auf das zu behandelnde Herzgewebegebiet zu richten, wobei thermische Energie in dem Herzgewebe erzeugt wird, die das Herzgewebe auf eine Temperatur und in einer Tiefe aufheizen, die ausreichend sind, um das Herzgewebe abzutragen.
2. System nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch
folgendes Merkmal:
eine Einrichtung (53, 87, 92) zur Stimulierung des Herzgewebes, um elektrische Herzsignale zu erzeugen, die durch die Einrichtungen zum Erfassen elektrischer Herz signale in der Person erfaßt werden können.
eine Einrichtung (53, 87, 92) zur Stimulierung des Herzgewebes, um elektrische Herzsignale zu erzeugen, die durch die Einrichtungen zum Erfassen elektrischer Herz signale in der Person erfaßt werden können.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, ferner gekennzeichnet
durch folgendes Merkmal:
mindestens eine Elektrode (53, 76, 92), die mit dem Katheter (32, 44, 52, 74, 90) verbunden ist, wobei die Elektrode (53, 76, 92), von der mindestens eine vorhan den ist, elektrisch mit einer Aufzeichnungseinrichtung zur Aufzeichnung von elektrischen Impulsen des Herzens verbunden ist.
mindestens eine Elektrode (53, 76, 92), die mit dem Katheter (32, 44, 52, 74, 90) verbunden ist, wobei die Elektrode (53, 76, 92), von der mindestens eine vorhan den ist, elektrisch mit einer Aufzeichnungseinrichtung zur Aufzeichnung von elektrischen Impulsen des Herzens verbunden ist.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektrode (53, 76, 92), von der mindestens eine
vorhanden ist, elektrisch mit dem Herzen der Person ver
bunden ist und elektrische Herzsignale von dem Herzen
der Person empfängt.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner gekenn
zeichnet durch folgende Merkmale:
einen Plan bzw. eine Tabelle des zu behandelnden Herzgewebegebiets, der bzw. die in Verbindung mit der Einrichtung zur Erfassung elektrischer Herzsignale in der Person erzeugt ist.
einen Plan bzw. eine Tabelle des zu behandelnden Herzgewebegebiets, der bzw. die in Verbindung mit der Einrichtung zur Erfassung elektrischer Herzsignale in der Person erzeugt ist.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet,
daß die Energiequelle ausreichend elektrische Energie an
den Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) abgibt, um
den Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) zu
veranlassen, mit einer Frequenz von etwa 1 bis 40 MHz zu
schwingen.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Energiequelle ausreichend elektrische Energie an
den Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) abgibt, um
den Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) zu veranlas
sen, mit einer Frequenz von etwa 4 bis 20 MHz zu schwin
gen.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet,
daß die elektrische Quelle mindestens 2 Watt an den Ul
traschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) abgibt.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet,
daß die Energiequelle etwa 5 bis 40 Watt an den Ultra
schallwandler (28, 40, 50, 72, 88) abgibt.
10. System nach einem Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet,
daß der Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) eine
Oberflächenfläche (54, 86, 91) hat, die ausreichend ist,
um ein Ultraschallsignal zu erzeugen, mit dem eine
Läsiongröße von mindestens 0,5 Quadratzentimeter erzeug
bar ist.
11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet,
daß die Energiequelle ausreichend elektrische Energie an
den Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) abgibt, um
das Herzgewebe auf mindestens etwa 46° Celsius aufzu
heizen.
12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge
kennzeichnet,
daß die Energiequelle ausreichend elektrische Energie an
den Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) abgibt, um
das Herzgewebe auf mindestens etwa 46° Celsius bei einer
Tiefe von bis zu 10 mm aufzuheizen.
13. System zur Ablation bei Herzarrhythmien, gekennzeichnet
durch folgende Merkmale:
einen Katheter (32, 44, 52, 74, 90), der einen Ultra schallwandler (28, 40, 50, 72, 88), der auf einem ent fernten Gebiet des Katheters (32, 44, 52, 74, 90) mon tiert ist, und mindestens eine Elektrode (53, 74, 92), die mit dem entfernten Gebiet des Katheters (32, 44, 52, 74, 90) verbunden ist, umfaßt, und zum Empfangen elektrischer Signale von dem Herzgewebe angeordnet ist;
eine Einrichtung zur Einführung des Katheters (32, 44, 52, 74, 90) in das Herz durch Führung des Katheters (32, 44, 52, 74, 90) durch mindestens einen der arteriösen oder venösen Wege, die zu dem intrakardialen Gebiet führen;
eine Einrichtung zum ultraschallmäßigen Verbinden des Ultraschallwandlers (28, 40, 50, 72, 88) an ein zu be handelndes Herzgewebegebiet;
mindestens eine Elektrode (53, 76, 92), die zur Aufnahme elektrischer Signale aus dem Herzgewebe elektrisch gekoppelt ist und mit dem Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) ultraschallmäßig verbunden ist;
eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen elektrischer Sig nale, die von der Elektrode (53, 76, 92), von der min destens eine vorhanden ist, empfangen werden, um dadurch ein elektrisches Leitungsmuster des Herzens darzustel len;
eine Einrichtung zum Richten und Fokussieren der Ultraschallenergie auf eine zu behandelnde Herzgewebe fläche; und
eine Energiequelle zum Anlegen elektrischer Energie an den Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88), wobei der Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) veranlaßt wird, Ultraschallenergie zu emittieren, die auf die zu behan delnde Herzgewebefläche gerichtet ist und ausreichende thermische Energie beinhaltet, um die Herzgewebefläche abzutragen und das elektrische Leitungsmuster in der Herzgewebefläche zu ändern.
einen Katheter (32, 44, 52, 74, 90), der einen Ultra schallwandler (28, 40, 50, 72, 88), der auf einem ent fernten Gebiet des Katheters (32, 44, 52, 74, 90) mon tiert ist, und mindestens eine Elektrode (53, 74, 92), die mit dem entfernten Gebiet des Katheters (32, 44, 52, 74, 90) verbunden ist, umfaßt, und zum Empfangen elektrischer Signale von dem Herzgewebe angeordnet ist;
eine Einrichtung zur Einführung des Katheters (32, 44, 52, 74, 90) in das Herz durch Führung des Katheters (32, 44, 52, 74, 90) durch mindestens einen der arteriösen oder venösen Wege, die zu dem intrakardialen Gebiet führen;
eine Einrichtung zum ultraschallmäßigen Verbinden des Ultraschallwandlers (28, 40, 50, 72, 88) an ein zu be handelndes Herzgewebegebiet;
mindestens eine Elektrode (53, 76, 92), die zur Aufnahme elektrischer Signale aus dem Herzgewebe elektrisch gekoppelt ist und mit dem Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) ultraschallmäßig verbunden ist;
eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen elektrischer Sig nale, die von der Elektrode (53, 76, 92), von der min destens eine vorhanden ist, empfangen werden, um dadurch ein elektrisches Leitungsmuster des Herzens darzustel len;
eine Einrichtung zum Richten und Fokussieren der Ultraschallenergie auf eine zu behandelnde Herzgewebe fläche; und
eine Energiequelle zum Anlegen elektrischer Energie an den Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88), wobei der Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) veranlaßt wird, Ultraschallenergie zu emittieren, die auf die zu behan delnde Herzgewebefläche gerichtet ist und ausreichende thermische Energie beinhaltet, um die Herzgewebefläche abzutragen und das elektrische Leitungsmuster in der Herzgewebefläche zu ändern.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Energiequelle elektrische Energie an den Ultra
schallwandler (28, 40, 50, 72, 88) abgibt, die ausrei
chend ist, den Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88)
zu veranlassen, mit einer Frequenz von etwa 1 bis 40 MHz
zu schwingen.
15. System nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Energiequelle elektrische Energie an den Ultra
schallwandler (28, 40, 50, 72, 88) abgibt, die ausrei
chend ist, den Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88)
zu veranlassen, mit einer Frequenz von etwa 4 bis 20 MHz
zu schwingen.
16. System nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch ge
kennzeichnet,
daß die Energiequelle mindestens 2 Watt an den Ultra
schallwandler (28, 40, 50, 72, 88) abgibt.
17. System nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch ge
kennzeichnet,
daß die Energiequelle etwa 5 bis 40 Watt an den Ultra
schallwandler (28, 40, 50, 72, 88) abgibt.
18. System nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch ge
kennzeichnet,
daß der Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) eine
Oberflächenfläche (54, 86, 91) hat, die ausreichend ist,
ein Ultraschallsignal zu erzeugen, mit dem eine Läsion
größe von mindestens 0,5 Quadratzentimeter erzeugbar
ist.
19. System nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch ge
kennzeichnet,
daß die Energiequelle ausreichend elektrische Energie an
den Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) abgibt, um
das Herzgewebe auf etwa mindestens 46° Celsius aufzu
heizen.
20. System nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch ge
kennzeichnet,
daß die Energiequelle ausreichend elektrische Energie an
den Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) abgibt, um
das Herzgewebe auf etwa mindestens 46° Celsius bei einer
Tiefe von ca. bis zu 10 mm aufzuheizen.
21. Intrakardialer Katheter (32, 44, 52, 74, 90), gekenn
zeichnet durch folgende Merkmale:
eine Ultraschallwandlereinrichtung (28, 40, 50, 72, 88) zur Erzeugung von Ultraschallenergie in einem Schmal band, die zum Abtragen von Herzgewebe als Reaktion auf eine angelegte elektrische Spannung ausreicht, wobei die Ultraschallwandlereinrichtung (28, 40, 50, 72, 88) mit der Katheterröhre (32, 44, 52, 74, 90) in unmittelbarer Nähe zu deren fernem Ende verbunden ist;
eine Elektrodeneinrichtung (53, 76, 92) zur elektrischen Verbindung an elektrische Signale, die durch myokardia les Gewebe erzeugt werden, wobei die Elektrodeneinrich tung (53, 76, 92) operativ mit dem Katheter (32, 44, 52, 74, 90) in unmittelbarer Nähe zu dessen fernem Ende und in unmittelbarer Nähe zu der Ultraschallwandlereinrich tung (28, 40, 50, 72, 88) verbunden ist;
eine elektrische Verbindungseinrichtung zur elektrischen Verbindung der Ultraschallwandlereinrichtung (28, 40, 50, 72, 88) mit mindestens einer externen Leistungs quelle und elektrischer Verbindung der Elektrodenein richtung (53, 76, ,92) mit mindestens einer der Anzeigen oder mit einem der Aufzeichnungsgeräte.
eine Ultraschallwandlereinrichtung (28, 40, 50, 72, 88) zur Erzeugung von Ultraschallenergie in einem Schmal band, die zum Abtragen von Herzgewebe als Reaktion auf eine angelegte elektrische Spannung ausreicht, wobei die Ultraschallwandlereinrichtung (28, 40, 50, 72, 88) mit der Katheterröhre (32, 44, 52, 74, 90) in unmittelbarer Nähe zu deren fernem Ende verbunden ist;
eine Elektrodeneinrichtung (53, 76, 92) zur elektrischen Verbindung an elektrische Signale, die durch myokardia les Gewebe erzeugt werden, wobei die Elektrodeneinrich tung (53, 76, 92) operativ mit dem Katheter (32, 44, 52, 74, 90) in unmittelbarer Nähe zu dessen fernem Ende und in unmittelbarer Nähe zu der Ultraschallwandlereinrich tung (28, 40, 50, 72, 88) verbunden ist;
eine elektrische Verbindungseinrichtung zur elektrischen Verbindung der Ultraschallwandlereinrichtung (28, 40, 50, 72, 88) mit mindestens einer externen Leistungs quelle und elektrischer Verbindung der Elektrodenein richtung (53, 76, ,92) mit mindestens einer der Anzeigen oder mit einem der Aufzeichnungsgeräte.
22. Katheter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88) ferner
Ultraschallkristalle umfaßt, die geeignet sind, um
Ultraschallenergie zu erzeugen, die entweder fokussiert,
parallel gerichtet oder diffus ist.
23. Katheter nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeich
net,
daß der Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88,) ferner
ein phasengesteuertes Array von Wandlerelementen umfaßt.
24. Katheter nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Ultraschallwandlereinrichtung (28, 40, 50, 72,
81) ferner einen Ultraschallwandler (28, 40, 50, 72, 88)
umfaßt, der bei jeder der Frequenzen des Schmalbandes
zur Ablation und bei einem relativ größeren Frequenz band
zur Abbildung bzw. Bilderzeugung betrieben werden kann.
25. Katheter nach einem der Ansprüche 21 bis 24, ferner ge
kennzeichnet durch folgendes Merkmal:
eine zweite Ultraschallwandlereinrichtung zur Schaffung eines Abbildungssignales bzw. Bilderzeugungssignales.
eine zweite Ultraschallwandlereinrichtung zur Schaffung eines Abbildungssignales bzw. Bilderzeugungssignales.
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