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SACHGEBIET
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft generell Katheter. Insbesondere betrifft
die vorliegende Erfindung Katheter zur Kryoablation von innerem
Gewebe. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere – jedoch
nicht ausschließlich – geeignet
als Segment eines Kardial-Kryoablationskatheters zum Übertragen von
Wärme von
dem Zielgewebe zu einem Kältemittel.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Das
Vorhofflimmern ist eine Unregelmäßigkeit
des Herzrhythmus, unter der in den Vereinigten Staaten ungefähr 2,5 Millionen
Menschen leiden. Es wird angenommen, dass mindestens ein Drittel
des Vorhofflimmerns nahe dem Ostium der Pulmonalvenen entsteht und
dass die optimale Behandlungstechnik darin besteht, diese Fokalbereiche
durch Erzeugung umfangsmäßiger oder
linearer Liäsonen
um die Ostia der Pulmonalvenen zu amputieren.
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Bislang
bestand die Standard-Plattform für die
Ablation darin, Hochfrequenzenergie zu verwenden. Hochfrequenzenergie
ist jedoch ungeeignet für ein
sicheres Erzeugen von Umfangsliäsionen,
ohne dass ein Potential schwerer Komplikationen einschließlich Stenose
und Herzschlag besteht. Zudem werden durch eine mittels Wärmeenergie
vorgenommene Ablation myocardialer Zellen auch die Proteine der
extrazellulären
Matrix verändert,
was ein Kollabieren der Matrix verursacht. Ferner ist bekannt, dass die
Hochfrequenzenergie Schäden
an der Auskleidung des Herzens verursacht, was die Ursache thromboembolischer
Komplikationen sein kann.
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Die
Kryoablation myocardialen Gewebes hat eine lange, erfolgreiche Geschichte
in der Anwendung bei chirurgischen Eingriffen am offenen Herzen. Ferner
scheint die Anwendung von Kryoablation keine Veränderungen der extrazellulären Matrix
und keine Schädigung
des Endocardiums zu verursachen und erlaubt somit, die für den therapeutischen
Zweck korrekte Lesions-Größe zu erzeugen.
Ferner hat die bei der Kryoablation erzeugte Kühlung die natürliche Tendenz,
stationäres
Gewebe statt des fließenden Bluts
gefrieren zu lassen. Folglich werden durch Blutgerinnsel verursachte
Komplikationen beträchtlich reduziert.
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Bei
einer über
einen Katheter vorgenommenen Kryoablation myocardialen Gewebes werden zahlreiche
der Probleme, die bei chirurgischen Eingriffen am offenen Herzen
auftreten, reduziert. Dennoch existieren mehrere Komplikationen,
die beseitigt werden müssen,
um eine wirksame Zuführung von
Kryo-Energie zu einem myocardialen Gewebe ermöglichen. Beispielsweise muss
dem generellen Bereich des Gewebes, das der Kryoablation unterzogen
werden soll, ein Niedrigtemperaturmedium wie z.B. ein Kältemittel
zugeführt
werden. Somit muss der Katheter Strukturen zum Zuführen des
Kältemittels
zum Zielbereich und zum Übertragen
von Wärme vom
Ziel-Gewebe auf das Kältemittel
aufweisen. Um den Zielbereich zu erreichen, müssen diese Katheterstrukturen
durch Teile des Vaskulatur des Patienten hindurch vorbewegt werden,
wobei dies oft entlang stark gekrümmter Wege erfolgt. Anzumerken
ist, dass für
die Zwecke der vorliegenden Offenbarung mit dem Ausdruck "Vaskulatur" einschließlich seiner sprachlichen
Ableitungen jeder Hohlraum und jedes Lumen innerhalb des menschlichen
Körpers
gemeint ist, der bzw. das mindestens teilweise durch eine Gewebewand
begrenzt ist, wobei insbesondere die Herzkammern, die arteriellen
Blutgefäße und die
venösen
Blutgefäße gemeint
sind. Folglich muss der gesamte Katheter eine beträchtliche
Flexibilität
haben und generell mit einem Mechanismus versehen sein, mit dem
der Katheter gesteuert wird, während er
durch die Vaskulatur navigiert wird.
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Ein
weiterer Faktor, der bei einer beabsichtigten Verwendung eines Katheters
für die
Kryoablation myocardialen Gewebes zur Behandlung von Vorhofflimmern
berücksichtigt
werden muss, ist die elektrische Leitfähigkeit der zur Bildung des
Katheters verwendeten Materialien. Insbesondere kann der Kryoablationskatheter
mit einer Elektrode versehen sein, mit deren Hilfe zuerst elektrische
Herzsignale abgebildet werden, um das Ziel-Gewebe für die Kryoablation
zu wählen.
In diesem Fall ist es generell wünschenswert,
dass der Katheter aus Materialien ausgebildet ist, die elektrische
Isolatoren sind, um eine Interferenz mit den Abbildungselektroden
zu vermeiden. Andererseits sind generell wärmeleitende Materialien erforderlich,
um Wärme
von dem Ziel-Gewebe auf das Kältemittel
zu übertragen.
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Vor
diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Katheter zur Kryoablation inneren Gewebes zu schaffen. Eine weitere
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein für einen
Kardial-Kryoablationskatheter
vorgesehenes Segment zu schaffen, mittels dessen Wärme von dem
Ziel-Gewebe auf ein Kältemittel übertragen
wird. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in
der Schaffung eines Wärmeübertragungssegments
für einen
Kryoablationskatheter, das flexibel genug ist, um durch die Vaskulatur
eines Patienten vorbewegt zu werden und an dem vorgewählten myocardialen
Gewebe positioniert zu werden. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht in der Schaffung eines Wärmeübertragungssegments für einen
Kryoablationskatheter, das auch als Artikulationssegment funktioniert,
welches von einer extrakorporalen Stelle her steuerbar ist, um den
Katheter während
seiner Vorbewegung durch die Vaskulatur eines Patienten zu steuern.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung
eines Wärmeübertragungssegments
für einen
Kryoablationskatheter, das selektiv von einer extrakorporalen Stelle
deflektiert werden kann, um dem distalen Ende des Katheters nahe
dem zur Kryoablation vorgesehenen Gewebe durch Neukonfigurieren
eine gewählte
Form zu geben. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
in der Schaffung eines Wärmeübertragungssegments
für einen
Kryoablationskatheter, bei dem eine selektive Verteilung wärmeleitbaren Materials
vorliegt, um eine Kryoablation selektiv geformter Läsionen einschließlich ringförmiger Läsionen und
linear geformter Läsionen
zu ermöglichen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung
eines Wärmeübertragungssegments
für einen
Kryoablationskatheter, das die Abbildungselektrode des Katheters
nicht beeinträchtigt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Erstellung
eines Verfahrens und eines Katheters für die Kryoablation von Gewebe,
der leicht verwendbar ist, einfach hergestellt werden kann und relativ
kostengünstig
ist.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmeübertragungssegment für einen
Kryoablationskatheter gemäß Anspruch
1.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmeübertragungssegment für einen
Kryoablationskatheter, wobei das Wärmeübertragungssegment ein röhrenförmiges Teil
aufweist, das derart geformt ist, dass es ein Volumen umschließt, und
das eine Öffnung
zur Aufnahme eines Kältemittels
aufweist, wobei mindestens ein Abschnitt des Teils aus einem Verbundmaterial
besteht, und wobei das Wärmeübertragungssegment
dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verbundmaterial Füllmaterialpartikel enthält, die
in einem Polymer-Matrix-Material eingebettet sind, wobei das Verbundmaterial
eine höhere Wärmeleitfähigkeit
hat als das Polymer-Matrix-Material,
um während
der Kryoablation Wärme
aus Gewebe an das Kältemittel
zu übertragen;
und das Wärmeübertragungssegment
ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Teil des Wärmeübertragungssegments
derart geformt ist, dass es eine Kryoablation selektiv geformter
Läsionen
ermöglicht,
indem es eine selektive Verteilung wärmeleitenden Materials dahingehend
bewirkt, dass die Menge und die Lage von Gewebe, welches einer Kryoablation
unterzogen wird, durch die Form und die Position des besagten Teils
bestimmt werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Katheter zur Kryoablation
myocardialen Gewebes, wobei der Katheter aufweist: einen Katheterschlauch,
ein an dem Katheterschlauch befestigtes röhrenförmiges Teil, das derart geformt
ist, dass es ein Volumen umschließt und das eine Öffnung zur Aufnahme
eines Kältemittels
hat, wobei mindestens ein Abschnitt des Teils aus einem Verbundmaterial besteht,
und eine Vorrichtung zum Einführen
eines Kältemittels
in das Volumen, um Wärme
aus dem Gewebe und durch den besagten Abschnitt des Teils abzuziehen,
und wobei der Katheter dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verbundmaterial
Füllmaterialpartikel
enthält,
die in einem Polymer-Matrix-Material eingebettet sind, wobei das
Verbundmaterial eine höhere
Wärmeleitfähigkeit
hat als das Polymer-Matrix-Material; und der Katheter ferner dadurch
gekennzeichnet ist, dass ein Teil des Wärmeübertragungssegments derart
geformt ist, dass es eine Kryoablation selektiv geformter Läsionen ermöglicht,
indem es eine selektive Verteilung wärmeleitenden Materials dahingehend
bewirkt, dass die Menge und die Lage von Gewebe, welches einer Kryoablation unterzogen
wird, durch die Form und die Position des besagten Teils bestimmt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmeübertragungssegment für einen
Kryoablationskatheter. Bei Betrieb wird das Wärmeübertragungssegment in dem Körper des
Patienten angeordnet und in Anlage an dem Ziel-Gewebe positioniert.
Dann wird ein Kältemittel
in das Wärmeübertragungssegment eingeführt, was
den Effekt hat, dass Wärme
aus dem Ziel-Gewebe
durch das Wärmeübertragungssegment
und in das Kältemittel
strömt.
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Hinsichtlich
der genaueren strukturellen Einzelheiten weist das Wärmeübertragungssegment
ein Teil auf, von dem mindestens ein Abschnitt aus einem Verbundmaterial
besteht, das wärmeleitend
ist. Insbesondere weist das Verbundmaterial ein Polymer-Matrix-Material
und ein Füllmaterial
auf. Ein bevorzugtes Polymer-Matrix-Material ist ein Polyether-Blockamid (PEBA)
wie z.B. PEBAX®.
Wie Fachleuten ersichtlich sein wird, können mehrere thermoplastische
Polyurethane und elastomere Polyester verwendet werden. Eine bevorzugte
Zusammensetzung für
das Verbundmaterial enthält
ungefähr
10 Gewichtsprozent bis ungefähr
dreißig
Gewichtsprozent (10 Gew.-%–30
Gew.-%) Füllmaterial,
wobei der entsprechende Rest Polymer-Füllmaterial
ist. In manchen Fällen
kann es wünschenswert
sein, höhere
Prozentanteile von Füllmaterial
zu verwenden (z.B. 50 Gew.-%–80
Gew.-%), solange
die Matrix nicht überlastet
wird. Eine eher bevorzugte Zusammensetzung für das Füllmaterial enthält ungefähr zwanzig
Gewichtsprozent (20 Gew.-%) Füllmaterial, wobei
der entsprechende Rest aus Polymer-Matrix-Material besteht. Bei dieser
Zusammensetzung ist die Wärmeleitfähigkeit
relativ zu dem Polymer-Matrix-Material beträchtlich höher, während die Flexibilität (d.h.
der Biegemodul oder Elastizitätsmodul)
des Verbundmaterials relativ zu dem Polymer-Matrix-Material nicht
signifikant verkleinert ist.
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Zu
den geeigneten Füllmaterialien
zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung zählen – jedoch nicht im Sinne einer
Beschränkung – Metalle, Metalllegierungen,
Keramikmaterialien, Kohlenstoff und Kombinationen dieser Materialien.
Ferner kann bzw. können
innerhalb des Verbundmaterials das Füllmaterial bzw. die Füllmaterialien
hinsichtlich der Partikelgröße, -form,
-ausrichtung und -verteilung variieren. Zu den für die Zwecke der vorliegenden
Erfindung geeigneten Formen zählen – jedoch
nicht im Sinne einer Beschränkung – Flocken,
längliche
Formen einschließlich
Nadeln und Fasern, und Pulver einschließlich sphärisch geformter Partikel. Das
Verbundmaterial kann derart formuliert sein, dass es eine elektrische
Leitfähigkeit
hat, die gegenüber
derjenigen des Polymer-Matrix-Materials beträchtlich erhöht ist, z.B. durch Verwendung
von Kohlenstoff im Füllmaterial.
Andererseits kann bei Anwendungsfällen, bei denen eine beträchtlich
erhöhte
elektrische Leitfähigkeit
unerwünscht
ist, ein geeignetes Verbundmaterial formuliert werden, indem z.B.
ein Keramikmaterial in dem Füllmaterial
verwendet wird. Ein derartiger Anwendungsfall liegt vor, wenn der
Katheter mit einer Elektrode versehen ist, um zuerst elektrische
Herzsignale zwecks Wahl des Ziel-Gewebes für die Kryoablation abzubilden.
In diesem Fall ist es generell wünschenswert,
dass der Katheter aus Materialien besteht, die elektrische Isolatoren
sind, um eine Interferenz mit der Abbildungselektrode zu vermeiden.
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Bei
einer bestimmten Ausführungsform
der Erfindung ist das Teil als langgestreckter Schlauch ausgebildet,
der ein Lumen aufweist. Mindestens ein Abschnitt des Schlauchs besteht
aus einem Verbundmaterial, während
der übrige
Teil des Schlauchs aus dem Polymer-Matrix-Material besteht. Bei
der vorliegenden Erfindung kann der gesamte Schlauch oder nur ein
Abschnitt des Schlauchs aus dem Verbundmaterial bestehen. Zu den
Formen des Abschnitts des Schlauchs zählen – jedoch nicht im Sinne einer
Beschränkung – ein länglicher
Abschnitt des Schlauchs, der im Wesentlichen parallel zur Längserstreckungsrichtung
verläuft,
und eine Punktform an einer vorgewählten Stelle des Schlauchs.
Es versteht sich, dass die Form und die Stelle des Verbundmaterial-Abschnitts
die Menge und die Stelle des Gewebes bestimmen, das einer Kryoablation
unterzogen wird, wenn eine Kältemittel
in dem Lumen des Schlauchs platziert ist.
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Bei
einer bestimmten Ausführungsform
der Erfindung weist das Wärmeübertragungssegment wie
oben beschrieben den länglichen
Schlauch auf und ist ferner mit einem Mechanismus versehen, um das
Biegen des langgestreckten Schlauchs aus einer extrakorporalen Lage
heraus zu steuern, während das
Teil im Körper
eines Patienten positioniert ist. Somit kann das Wärmeübertragungssegment
als Artikulationssegment funktionieren. Ersichtlicherweise ist zu
diesem Zweck das Rohr flexibel. Wie oben erwähnt kann die Menge an Füllmaterial,
die dem Polymer-Matrix-Material zugegeben wird, derart gesteuert
werden, dass die Flexibilität
des Verbundmaterials gewährleistet
ist. Durch dieses strukturelle Zusammenwirken kann der Mechanismus
verwendet werden, um die Form des Schlauchs selektiv derart neu
zu konfigurieren, dass das Wärmeübertragungssegment
und der Katheter durch die Vaskulatur des Körpers hindurch gesteuert werden,
und um den Schlauch in eine gewünschte
Form nahe dem Ziel-Gewebe zu konfor mieren, oder zu beiden Zwecken.
Ein Mechanismus, der zum gesteuerten Biegen des langgestreckten
Schlauchs verwendet werden kann, weist einen Steuerdraht auf, der
an dem Wärmeübertragungssegment
nahe dem distalen Ende des Segments befestigt ist. Von dem distalen Endes
des Segments verläuft
der Steuerdraht zu einer extrakorporalen Stelle, wo der Steuerdraht
gehandhabt werden kann. Das Wärmeübertragungssegment
kann auch einen flexiblen Dorn enthalten, der aus einem Material
mit höherem
Biegemodul als derjenige des langgestreckten Schlauchs gebildet
ist und der mit dem Steuerdraht derart zusammenwirkt, dass gewährleistet
ist, dass sich der Schlauch auf eine Bewegung des Steuerdrahts hin
in einer vorgewählten
Ebene biegt. Falls gewünscht
kann der Schlauch Verbundmaterialien aufweisen, die ihn wärmeleitend
oder elektrisch leitend machen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
neuartigen Merkmale dieser Erfindung sowie die Erfindung an sich
hinsichtlich ihrer Struktur und ihrer Funktionsweise sind am Besten
ersichtlich anhand der beigefügten
Zeichnungen im Zusammenhang mit der zugehörigen Beschreibung, wobei die Zeichnungen,
in denen gleiche Teile durchgehend mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet
sind, Folgendes zeigen:
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines mit dem Wärmebehandlungssegment gemäß der vorliegenden
Erfindung versehenen Katheters, während das Wärmeübertragungssegment zum Zweck
eines invasiven Vorgangs in die Vaskulatur eines Patienten vorbewegt
ist;
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2 zeigt
eine segmentierte perspektivische Ansicht eines mit dem Wärmebehandlungssegment
gemäß der vorliegenden
Erfindung versehenen Kryoablationskatheters;
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3 zeigt
eine entlang der Linie 3-3 in 2 angesetzte
Schnittansicht des distalen Endteils des Katheters gemäß 2;
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4 zeigt
eine entlang der Linie 4-4 in 3 angesetzte
Schnittansicht des Wärmebehandlungssegments,
das aus einem wärmeleitenden
Verbundmaterial gemäß einem
Beispiel für
ein derartiges Material ausgebildet ist;
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5 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer bestimmten Ausführungsform
eines Wärmebehandlungssegments
gemäß der vorliegenden
Erfindung, bei der ein ringförmiger
Abschnitt des Teils aus einem wärmeleitenden
Verbundmaterial und der Rest des Teils aus einem Polymer-Matrix-Material ausgebildet
ist;
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6 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer weiteren bestimmten Ausführungsform
eines Wärmebehandlungssegments
gemäß der vorliegenden
Erfindung, bei der ein länglicher
Abschnitt des Teils aus einem wärmeleitenden
Verbundmaterial und der Rest des Teils aus einem Polymer-Matrix-Material
ausgebildet ist; und
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7 zeigt
eine perspektivische Ansicht des distalen Endteils des Katheters
gemäß 2 nach einem
Biegen des distalen Endes.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
zunächst
zu erläuternde 1 zeigt
einen mit 10 bezeichneten Katheter gemäß der vorliegenden Erfindung
für die
Kryoablation eines inneren Ziel-Gewebes. In 1 ist der
Katheter 10 bei Positionierung in der Vaskulatur eines
Patienten 12 gezeigt. Wie ferner gezeigt ist, weist der
Katheter 10 ein distales Endteil 14, das an dem
distalen Ende des Katheters 10 angeordnet ist, und ein
Wärmeübertragungssegment 16 auf,
das proximal zu dem distalen Endteil 14 angeordnet ist.
Ferner ist ein Katheter schlauch 18 proximal zu dem Wärmeübertragungssegment 16 angeordnet.
Bei Verwendung wird der Katheter 10 vorbewegt, bis das
Wärmeübertragungssegment 16 an
dem Ziel-Gewebe positioniert ist. Nachdem der Katheter 10 positioniert
worden ist, wird ein Niedrigtemperatur-Kältemittel in das Wärmeübertragungssegment 16 eingeführt, wodurch
ein Wärmestrom
aus dem Ziel-Gewebe durch das Wärmeübertragungssegment 16 und
in das Kältemittel bewirkt
wird. Dies resultiert in der Kryoablation des Ziel-Gewebes.
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Aus
der nun zu erläuternden 2 ist
ersichtlich, dass in dem Katheterschlauch 18 ein Lumen 20 ausgebildet
ist, das sich entlang der Länge des
Katheterschlauchs 18 erstreckt. Ferner zeigt 2,
dass ein Deflektionssteuerdraht 22 ausgehend von einem
extrakorporalen Steuermechanismus 24 durch das Lumen 20 hindurch
verläuft.
Insbesondere weist der Steuermechanismus 24 einen Schwenkarm 26 auf,
der von einer (nicht gezeigten) Bedienungsperson um den Schwenkpunkt 28 gedreht
werden kann, um eine proximal gerichtete Kraft auf den Deflektionssteuerdraht 22 auszuüben. Dem Fachmann
wird ersichtlich sein, dass es sich bei dem Steuermechanismus 24 nur
um ein Beispiel handelt und dass jede auf dem relevanten Sachgebiet
bekannte Vorrichtung, mittels derer eine Axialkraft auf den Deflektionssteuerdraht 22 ausgeübt werden kann,
für die
vorliegende Erfindung geeignet ist. Wie 3 am Besten
zeigt, erstreckt sich der Deflektionssteuerdraht 22 durch
das Wärmeübertragungssegment 16 und
ist an dem distalen Endteil 14 befestigt.
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Wiederum
gemäß 2 ist
der Katheter 10 mit einer Kältemittelquelle 30 versehen,
die zum Zuführen
eines Fluids verwendbar ist, das auf ungefähr minus 80°C gekühlt werden kann. Gemäß einer
bestimmten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein medizinisches Gas wie z.B. Stickoxid als
Kältemittel
verwendet. Aus der Zusammenschau von 2 und 3 ist
ersichtlich, dass der Katheter 10 einen Schlauch 32 aufweist,
der von der Kältemittelquelle 30 durch
das Lumen 20 des Katheterschlauchs 18 zu dem Wärmeübertragungssegment 16 verläuft. Wie
ferner gezeigt ist, weist der Schlauch 32 eine Zuführleitung 34,
die zum Zuführen
von Kältemittel
aus der Kältemittelquelle 30 zu
dem Wärmeübertragungssegment 16 vorgesehen
ist, und eine Rückführleitung 36 auf,
die zum Zuführen
von Kältemittel
aus dem Wärmeübertragungssegment 16 zurück zu der
Kältemittelquelle 30 vorgesehen
ist.
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Aus
der nun zu erläuternden 3 ist
ersichtlich, dass das Wärmeübertragungssegment 16 ein
Teil 38 aufweist. Für
die vorliegende Erfindung ist wichtig, dass, wie 4 am
deutlichsten zeigt, das Teil 38 aus einem Verbundmaterial 40 gebildet
ist, das wärmeleitend
ist. Wie nachstehend noch detailliert erläutert wird, kann das gesamte
Teil 38 aus dem Verbundmaterial 40 gebildet sein
(wie bei dem in 3 als Beispiel gezeigten Teil 38 angedeutet
ist), oder es können
ein Abschnitt oder mehrere Abschnitte des Teils 38 aus
einem Verbundmaterial gebildet sein. Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann das Teil 38 durch Plastik-Herstellungsvorgänge wie
z.B. Extrusion und Spritzguss einschließlich Koinjektion hergestellt
werden. Gemäß 4 enthält das Verbundmaterial
ein Füllmaterial 42 (in 4 als
Füllmaterial-Beispiel 42a und
Füllmaterial-Beispiel 42b gezeigt),
das in ein Polymer-Matrix-Material 44 eingebettet ist.
Ein bevorzugtes Polymer-Matrix-Material 44 ist
ein Polyether-Blockamid (PEBA) wie z.B. PEBAX®. Zu
den typischen Eigenschaften des Polymer-Matrix-Materials 44 zählen ein
Biegemodul im Bereich von 20–455
MPa und eine Wärmeleitfähigkeit
im Bereich von 0,2–0,3
W/m·K.
Das Polymermaterial an sich kann als flexibel und als elektrischer
Isolator sowie Wärmeisolator
betrachtet werden.
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Eine
bevorzugte Zusammensetzung des Verbundmaterials 40 enthält ungefähr zehn
Gewichtsprozent bis ungefähr
dreißig
Gewichtsprozent (10 Gew.-%–30
Gew.-%) Füllmaterial 42,
wobei der entsprechende Rest aus Polymer-Matrix-Material 44 besteht.
Eine eher bevorzugte Zusammensetzung des Verbundmaterials 40 enthält ungefähr zwanzig Gewichtsprozent
(20 Gew.-%) Füllmaterial 42,
wobei der entsprechende Rest aus Polymer-Matrix-Material 44 besteht.
Bei einem Verbundmaterial 40, das diese eher bevorzugte
Zusammensetzung aufweist, ist die Wärmeleitfähigkeit relativ zu derjenigen
des Polymer-Matrix-Materials 44 beträchtlich höher, während die Flexibilität (d.h.
der Biegemodul oder Elastizitätsmodul)
des Verbundmaterials 40 relativ zu demjenigen des Polymer-Matrix-Materials 44 nicht
signifikant kleiner ist. Typischerweise hat das Verbundmaterial eine
Wärmeleitfähigkeit
von mehr als 1 W/m·K.
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Zu
den für
die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeigneten Füllmaterialien 42 zählen – jedoch
nicht im Sinne einer Beschränkung – Metalle, Metalllegierungen,
Keramikmaterialien, Kohlenstoff und Kombinationen dieser Materialien.
Ferner kann innerhalb des Verbundmaterials 40 das Füllmaterial 42 hinsichtlich
der Partikelgröße, -form,
-ausrichtung und -verteilung variieren (d.h. das Füllmaterial
kann in einer oder mehreren vorgewählten Richtungen ausgerichtet
oder zufallsorientiert angeordnet sein). Zu den geeigneten Formen
des Füllmaterials 42 zählen – jedoch
nicht im Sinne einer Beschränkung – Flocken,
längliche
Formen einschließlich
Nadeln und Fasern, und Pulver einschließlich sphärisch geformter Partikel. Gemäß 4 kann
das Verbundmaterial 40 dahingehend formuliert sein, dass
es Füllmaterial 42 mit
mehr als einzigen Form enthält,
wie z.B. das sphärisch
geformte Füllmaterial 42a in
Kombination mit länglichem
Füllmaterial 42b.
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Bei
Bedarf kann das Verbundmaterial 40 derart formuliert sein,
dass es eine elektrische Leitfähigkeit
hat, die relativ zu derjenigen des Polymer-Matrix-Materials 44 beträchtlich
erhöht
ist, z.B. durch Verwendung von Füllmaterial 42,
das Kohlenstoff enthält.
Andererseits kann bei Anwendungsfällen, bei denen eine beträchtlich
erhöhte
elektrische Leitfähigkeit
unerwünscht
ist, ein geeignetes Verbundmaterial 40 z.B. durch Verwendung
eines Füllmaterials 42 formuliert
werden, das ein Keramikmaterial enthält. Ein derartiger Anwendungsfall
liegt vor, wenn der Katheter mit einer (nicht gezeigten) Elektrode
versehen ist, um zuerst elektrische Herzsignale zwecks Wahl des Ziel-Gewebes
für die
Kryoablation abzubilden. In diesem Fall ist es generell wünschenswert,
dass der Katheter 10 aus Materialien besteht, die elektrische
Isolatoren sind, um eine Interferenz mit der Abbildungselektrode
zu vermeiden.
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Gemäß der in 1 und 2 gezeigten bestimmten
Ausführungsform
der Erfindung ist das Teil 38 als langgestrecktes Rohr
geformt. Insbesondere hat das in 1 und 2 als
Beispiel gezeigte Teil 38 die Form eines Hohlzylinders
mit einem Lumen 46. Wie ferner aus 3 ersichtlich
ist, enthält das
Lumen 46 ein Volumen 48, in dem ein Kältemittel angeordnet
werden kann. Eine Öffnung 49 ermöglicht die
Einführung
von Kältemittel
in das Volumen 48. Wie oben erwähnt kann das gesamte Teil 38 aus dem
Verbundmaterial 40 ausgebildet sein (wie bei dem in 3 gezeigten
Beispiel eines Teils 38 der Fall ist). Alternativ kann,
wie 5 zeigt, ein Teil 38' gebildet werden, das einen aus
dem Verbundmaterial hergestellten Abschnitt 50 (gemäß 4)
aufweist, während
die übrigen
Abschnitte 52, 54 aus dem gleichen Material wie
das Polymer-Matrix-Material (z.B. aus PEBA) bestehen. Weiterhin
gemäß 5 kann der
Abschnitt 50 ringförmig
ausgebildet sein. Bei diesem strukturellen Zusammenwirken (d.h.
einem wärmeleitenden
Ringteil 50, der zwischen zwei Isolierteilen 52, 54 angeordnet
ist) kann das Teil 38' für die Kryoablation
einer umfangsmäßig geformten
Läsion verwendet
werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann gemäß 6 das Teil 38'' derart ausgebildet sein, dass
es einen länglichen Abschnitt 56 aufweist,
der aus dem (in 4 gezeigten) Verbundmaterial 40 besteht,
während
der übrige Abschnitt 58 aus
dem gleichen Material wie das Polymer-Matrix-Material (z.B. aus
PEBA) besteht. Weiterhin gemäß 6 kann
der längliche
Abschnitt 56 im Wesentlichen parallel zu der Erstreckungsrichtung des
Schlauchs verlaufen. Bei diesem strukturellen Zusammenwirken (d.h.
einem röhrenförmigen Teil 38'' mit einem wärmeleitenden länglichen
Teil 56) kann das Teil 38'' für die Kryoablation
einer linear verlaufenden Läsion
verwendet werden.
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Wie
aus der Kombination von 3 und 7 ersichtlich
ist, kann das in 3 gezeigte Wärmeübertragungssegment 16 als
Artikulationssegment funktionieren. Wie oben angeführt kann
die Konzentration des Füllmaterials 42 in
dem Verbundmaterial 40 derart gesteuert werden, dass das
Teil 38 in zuverlässiger
Weise flexibel genug ist, um gemäß 7 ein
Biegen des Wärmeübertragungssegments 16 zu
ermöglichen.
Wenn das Wärmeübertragungssegment 16 im
Körper
eines Patienten positioniert ist, kann der Steuermechanismus 24 selektiv
von einer extrakorporalen Stelle her aktiviert werden, um das Wärmeübertragungssegment 16 gesteuert
zu biegen. Gemäß 3 kann
das Wärmeübertragungssegment 16 auch
einen flexiblen Dorn 60 aufweisen, der aus einem Material
mit größerem Biegemodul
als demjenigen des Teils 38 ausgebildet ist und der mit dem
Deflektionssteuerdraht 22 derart zusammenarbeitet, dass
gewährleistet
ist, dass sich auf eine Bewegung des Deflektionssteuerdrahts 22 hin
das Wärmeübertragungssegment 16 in
einer vorgewählten Ebene
biegt. Ein selektives Neukonfigurieren der Form des Wärmeübertragungssegments 16 in
dieser Weise kann vorgenommen werden, um den Katheter 10 durch
die Vaskulatur des Körpers
zu lenken, oder um für
das Wärmeübertragungssegment 16 eine
vorgewählte
Form am Ziel-Gewebe zu bewirken.
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Obwohl
das hier gezeigte und detailliert offenbarte Wärmeübertragungssegment für einen
Kryoablationskatheter voll in der Lage ist, die vorgenannten Aufgaben
zu lösen
und die vorgenannten Vorteile zu erzielen, wird darauf hingewiesen,
dass dieses Wärmeübertragungssegment
nur zur Veranschaulichung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen der
Erfindung dient und dass die Einzelheiten der hier gezeigten Ausgestaltung
oder Konzeption keinen Beschränkungen
außer
denjenigen unterliegen, die sich aus den beigefügten Ansprüchen ergeben.