DE69432469T2

DE69432469T2 - Ultraschallkathetereinrichtung mit modulierter ausgabe mit rückgekoppelten regelung

Info

Publication number: DE69432469T2
Application number: DE69432469T
Authority: DE
Inventors: C. Timothy MILLS; Henry Nita
Original assignee: Advanced Cardiovascular Systems Inc
Current assignee: Abbott Cardiovascular Systems Inc
Priority date: 1993-10-04
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2014-10-01
Also published as: CA2173446A1; DE69432469D1; ATE236579T1; US5447509A; EP0722295B1; JP2811123B2; JPH09503146A; CA2173446C; EP0722295A1; WO1995009572A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf medizinische Vorrichtungen und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Erzeugen von Ultraschallenergie und auf das Liefern der Ultraschallenergie an eine Behandlungsstelle innerhalb eines Säugetierkörpers.
Hintergrund der Erfindung
Eine Anzahl von Ultraschallvorrichtungen wurden bis heute zum Gebrauch beim Abtragen (Ablation) oder dem Entfernen von obstruktivem Material aus Blutgefäßen vorgeschlagen. Beispiele vor Vorrichtungen, die Ultraschallenergie allein oder in Verbindung mit anderen Behandlungsmodalitäten verwenden, um Obstruktionen aus Blutgefäßen zu entfernen, umfassen diejenigen, die in den US-Patenten Nr. 3 433 226 (Boyd), 3 823 717 (Pohlman u. a.), 4 808 153 (Parisi), 4 936 281 (Stasi) , 3 565 062 (Kuris), 4 924 863 (Sterzer), 4 870 953 (Don Michael u. a.), 4 920 954 (Alliger u. a.) und 5 100 423 (Fearnot) sowie auch den anderen Patentveröffentlichungen WO87-05739 (Cooper), WO89-06515 (Bernstein u. a.), WO90-0130 (Sonic Needle Corp.), EP-316 889 (Don Michael u. a.), DE-38 21 836 (Schubert) und DE-24 38 648 (Pohlman) beschrieben sind.
Ultraschall-übertragende Katheter wurden verwendet, um verschiedene Arten von Obstruktionen von Blutgefäßen von Menschen und Tieren zu abladieren. Ein besonderer Erfolg wurde bei der Ablation von arteriosklerotischem Plaque oder thromboembolischen Obstruktionen von peripheren Blutgefäßen, wie beispielsweise die Oberschenkelarterien, beobachtet. Erfolgreiche Anwendungen von Ultraschallenergie an kleineren Blutgefäßen, wie beispielsweise die Koronararterien, erfordern die Verwendung von Ultraschallübertragenden Kathetern, die ausreichend klein und biegsam sind, um ein transluminales Vorrücken derartiger Katheter durch die gewundene Gefäßanordnung des Aortenbogens und des Koronarbaums zu ermöglichen.
Außerdem können Ultraschall-übertragende Katheter verwendet werden, um Ultraschallenergie an Blutgefäßwänden für die Zwecke des Verhinderns oder Umkehrens von Vasospasmus verwendet werden, wie es in dem US-Patent US-A-5 324 255 mit dem Titel "ANGIOPLASTY AND ABLATIVE DEVICES HAVING ONBOARD ULTRASOUND COMPONENTS AND DEVICES AND METHODS FOR UTILIZING ULTRASOUND TO TREAT OR PREVENT VASOSPASM" beschrieben ist.
Beim Verwenden von Ultraschallkathetern, die von einer bedeutsamen Länge sind, d. h. länger als ungefähr 50 cm, treten zusätzliche Probleme auf. Die von dem Ultraschallübertragungselement erzeugte Wärmedissipation innerhalb eines Katheters ist von besonderem Interesse. Obwohl es bekannt ist, ein Kühlmittel, d. h. eine Kochsalzlösung, durch den Katheter zu spülen, um bei der Wärmedissipation zu helfen, ist ein derartiges Verfahren nicht immer ausreichend.
Krümmungen, die in dem Ultraschallkatheter gebildet werden, wenn er durch verschiedene anatomische Gefäße des menschlichen Körpers läuft, verschlimmern das Problem der Wärmedissipation. Derartige Krümmungen liefern Punkte für Reibungskontakt zwischen dem Katheter und dem Ultraschall-Übertragungselement, was somit zu einem übermäßigen Wärmeaufbau führt.
Wie Fachleute erkennen werden, kann der Wärmeaufbau innerhalb des Ultraschallkatheters zu einem Schaden des Katheters sowie auch zu dessen unwirksamen Betrieb führen.
Eine Lösung zum Abmildern der Wirkungen des Wärmeaufbaus innerhalb derartiger Ultraschallkatheter bestand beim Stand der Technik darin, den Ultraschallwandler zu pulsen, so dass Ultraschall an das Ultraschallübertragungselement nur intermittierend angelegt wird. Derartige Vorrichtungen verwenden typischerweise einen Lastzyklus bzw. eine Einschaltdauer von ungefähr 30 bis 50%. Somit endet der Wärmeaufbau während des 70 bis 50 eigen ausgeschalteten Anteils des Einschaltdauer, wenn kein Ultraschall an das Ultraschallübertragungselement angelegt wird, womit dem Kühlen des Ultraschallkatheters Rechnung getragen wird.
Der Fachmann erkennt, dass eine 100%ige Einschaltdauer bzw. Lastzyklus durch ein Ausgangssignal definiert wird, das nicht moduliert ist. Bei Anwendungen; bei denen Wärmedissipation kein Problem ist, kann eine derartige 100%ige Einschaltdauer verwendet werden.
Die Verwendung derartiger Pulstechniken erhöht jedoch die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs des Ultraschallübertragungselements auf Grund der während der plötzlichen An-/Aus-Steuerung des Ultraschallwandlers erlittenen großen Beschleunigungsgradienten. Derartige große Beschleunigungsgradienten führen zu Ultraschallbetriebsfrequenzen von mehr als 20 KHz, die an das Ultraschallübertragungselement angelegt werden. Es ist vorzuziehen, dass Ultraschallbetriebsfrequenzen bei weniger als ungefähr 20 kHz gehalten werden, um die höheren Ultraschallbetriebsfrequenzen zugeordneten großen Beschleunigungsgradienten zu begrenzen.
Der Fachmann erkennt, dass derartige große Beschleunigungsgradienten gewöhnlicherweise einer An-/Aus-Steuerung von oszillierenden schwingenden mechanischen Systemen zugeordnet sind und auf die extrem kurze Zeitdauer zurückzuführen sind, während der das System von dem Ruhezustand in einen Bewegtzustand und umgekehrt wechselt.
Außerdem liefern derartige gepulste Systeme typischerweise einen verringerten Ablationswirkungsgrad auf Grund der langen, d. h. 70 bis 50%igen, ausgeschalteten Anteils der Einschaltdauer.
Als solches würde es nützlich sein, einen Ultraschallkatheter bereitzustellen, der den Problemen der unzureichenden Wärmedissipation und des Bruchs des Ultraschallübertragungselements auf Grund der An-/Aus-Steuerung nicht unterworfen ist.
Außerdem liefern heutige Ultraschallkatheter eine unwirksame Ablation auf Grund von Variationen in der Intensität der an der distalen Spitze des Ultraschallübertragungselements bereitgestellten Ultraschallenergie. Derartige Variationen in der Intensität der Ultraschallenergie an der distalen Spitze des Ultraschallübertragungselements verringern den Wirkungsgrad des Ablationsprozesses, da sie bewirken, dass der Ultraschallkatheter bei einem niedrigen als dem gewünschten Pegel arbeitet. Das heißt, dass derartige Variationen in der Intensität die distale Spitze des Ultraschallübertragungselements veranlassen, weniger als die gewünschte Intensität von Ultraschallenergie auszustrahlen, obgleich das Ultraschallübertragungselement bei oder nahe seinem maximalen sicheren Pegel getrieben wird.
Derartige Variationen in der Intensität der an dem distalen Ende des Ultraschallübertragungselements ausgestrahlten Ultraschallenergie sind typischerweise auf Krümmungen zurückzuführen, die in den gewundenen Gefäßen der menschlichen Anatomie angetroffen werden, insbesondere, wenn auf kleine Gefäße, wie beispielsweise der Koronararterie, von entfernten Stellen, wie beispielsweise der Oberschenkelarterie, zugegriffen wird. Während derartiger Verfahren ist es erforderlich, dass der Ultraschallkatheter mehrere scharfe Krümmungen ausführt. Derartige Krümmungen führen inhärent zu einer Verringerung in der Intensität der durch das Ultraschallübertragungselement übertragenen Ultraschallenergie. Man glaubt, dass dies auf Strahlungs- und Reflexionsverluste, die der Übertragung von Ultraschallenergie durch ein derartiges gekrümmtes Übertragungselement inhärent sind, sowie auf den Reibungseingriff des Ultraschallübertragungselements mit dem Katheter an der Stelle der Krümmung zurückzuführen ist.
Als solches würde es nützlich sein, einen Ultraschallkatheter bereitzustellen, der im Wesentlichen das Problem des unzureichenden Ablationswirkungsgrades auf Grund der unwirksamen Ultraschallenergieübertragung, d. h. eine lose mechanische Verbindung und/oder Krümmungen in dem Weg des Katheters, überwindet.
Zusammenfassung der Erfindung
In Übereinstimmung mit der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Liefern von Ultraschallenergie durch einen länglichen Katheter an eine Stelle innerhalb eines Säugetierkörpers, wie es in Anspruch 1 definiert ist, bereitgestellt. Die Vorrichtung liefert eine modulierte Ausgabe, um Wärmeaufbau zu verringern, wobei jedoch die modulierte Ausgabe nicht zu einem vorzeitigen Ausfall des Ultraschallübertragungselements auf Grund großer Beschleunigungsgradienten führt, sondern statt dessen durch langsam veränderliche Funktionen moduliert wird, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf Sinusfunktionen, Dreieckfunktionen, etc., und die ebenfalls eine Rückkopplungssteuerung verwendet, um das Problem des unzureichenden Ablationswirkungsgrades auf Grund unwirksamer Ultraschallübertragung von dem Ultraschallwandler an die Ablationsstelle zu mildern.
Das Verfahren zum Bereitstellen der modulierten Ultraschallausgabe, die mit der Vorrichtung der Erfindung durchgeführt wird, liefert ein moduliertes Signal, das sich in der Amplitude ändert und in der Dauer kontinuierlich ist. Der Ausdruck "kontinuierlich in der Dauer", wie er hier verwendet wird, wird mit der Bedeutung definiert, dass keine konstante An- und Aus-Steuerung vorliegt, wie bei den vorbekannten, gepulsten Ultraschallsystemen, deren An-/Aus-Steuerung zu plötzlichen, extrem großen oder schnell variierenden Funktionen führt, sondern statt dessen wird ein fortwährend vorhandenes (obwohl veränderliches) Signal bereitgestellt, bis die Anwendung des Ultraschalls abgebrochen wird. Das modulierende Signal wird an ein Ultraschallwandlertreibersignal geliefert, um das Ultraschallwandlertreibersignal zu modulieren. Das resultierende modulierte Ultraschallwandlertreibersignal ist in der Dauer kontinuierlich, und weist somit im Wesentlichen nicht die plötzlichen Beschleunigungsgradienten auf, von denen bekannt ist, dass sie eine an das Ultraschallübertragungselement anzulegende Beanspruchung verursachen. Somit wird die Beanspruchung, die gewöhnlich einem vorzeitigen Ausfall oder Bruch des Ultraschallübertragungselementes zugeordnet ist, durch Verwenden eines Ultraschallwandlertreibersignals wesentlich abgeschwächt, das sich in der Amplitude verändert und das in der Dauer kontinuierlich ist.
Wie beim Stand der Technik verringert die Modulation des Treibersignals mit einem Amplituden-veränderlichen Modulationssignal die Wärmemenge, die von dem Ultraschallübertragungselement innerhalb des Katheters erzeugt wird, indem Zeitspannen niedriger Energieübertragung vorgesehen werden, währenderer es dem Ultraschallkatheter ermöglicht wird, abzukühlen. Die Modulation des Treibersignals mit einem kontinuierlich modulierenden Signal bei der Erfindung schwächt jedoch die Wahrscheinlichkeit des Bruchs des Ultraschallübertragungselements auf Grund hoher Beschleunigungsgradienten ab, da derartige Beschleunigungsgradienten, die beim Stand der Technik üblich sind, bei derartigen kontinuierlichen Signalverläufen nicht auftreten. Das modulierende Signal kann eine Sinuswelle umfassen. Obgleich die Figuren das Modulationssignals als eine Sinuswelle zeigen, kann ein derartiges Signal alternativ viele andere veränderliche, von den Sinuswellen verschiedene Funktionen, zeigen.
Das modulierende Signal ist vorzugsweise eine optimierte Funktion für eine besondere Anwendung. Das modulierende Signal ist vorzugsweise aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen modulierenden Signalen auswählbar, wobei jede der unterschiedlichen modulierenden Signale eine optimierte Funktion für eine besondere Anwendung ist. Somit ist das modulierende Signal vorzugsweise für mindestens eine besondere Anwendung, wie beispielsweise die Ablation von arteriosklerotischem Plaque oder die Ablation von thrombotischem Material, optimiert.
Die Rückkopplungssteuerung des Wandlers ist vorgesehen, um den Ablationswirkungsgrad durch Beibehalten eines definierten Pegels von Ultraschallenergieausgabe an der Spitze des Ultraschallkatheters zu optimieren. Die Verwendung der Wandlerrückkopplungssteuerung führt somit zu einer konsequenteren Ablationsleistung von Plaque, verringerter Beanspruchung an dem Katheter und erhöhter Katheter- und Wandlerlebensdauer.
Eine konsistentere Plaque-Ablationsleistung wird erreicht, da die Ultraschallenergieausgabe an der Spitze des Ultraschallkatheters auf dem gewünschten Pegel gehalten wird., anstatt auf Grund von scharfen Krümmungen in dem Katheter und losen mechanischen Verbindungen des Ultraschallübertragungselements auf einen Pegel verringert zu werden, der zu einer suboptimalen Leistung führt.
Die Belastung an dem Katheter wird verringert, da die Rückkopplungssteuerung es möglich macht, einen gewünschten Pegel der Energieausgabe an der Spitze des Ultraschallkatheters beizubehalten, ohne zu erfordern, dass der Katheter übersteuert wird, um die Lieferung einer ausreichenden Ultraschallenergie an dessen Spitze zu gewährleisten. Somit kann der Ultraschallkatheter typischerweise mit einem niedrigeren durchschnittlichen Ultraschallenergiepegel betrieben werden, der andernfalls nicht realisierbar wäre. Das Verringern des durchschnittlichen Pegels der durch den Ultraschallkatheter übertragenen Ultraschallenergie senkt die Belastung inhärent ab und erhöht folglich dessen Lebensdauer. Da der Ultraschallwandler außerdem mit einem niedrigen Pegel angetrieben wird, wird seine Lebensdauer ebenfalls erhöht.
Eine Überwachungsschaltungsanordnung fühlt Änderungen in dem Ultraschallwandlerstrompegel ab und, stellt die Quellenspannungsleistungsversorgung ein, um den Wandlerstrom innerhalb eines spezifischen Bereichs zu halten. Der Ultraschallwandlerstrompegel ist für die an die distale Spitze des Ultraschallübertragungselements gelieferte Leistung repräsentativ. Somit liefert die Überwachung des Pegels des Ultraschallwandlerstroms ein Mittel zum Überwachen der an die distale Spitze des Ultraschallübertragungselements gelieferten Leistung. Wenn die Überwachungsschaltungsanordnung somit einen höheren als den spezifizierten Wandlerstrom erfasst, ändert die Überwachungsschaltungsanordnung die Ausgabe der Quellenspannungsleistungsversorgung, um den Strom in den spezifizierten Bereich zurückzubringen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wechselt, wenn die Überwachungsschaltungsanordnung einen Wandlerstrom erfasst, der sich einem höheren als dem spezifizierten Strompegel nähert und somit nahe am Begrenzen der Ausgabe der Quellenspannungs-Leistungsversorgung ist, ein Statusindikator, z. B. eine LED, den Zustand, vorzugsweise von "Blinken" zu einem "kontinuierlichen" Grün, um anzugeben, dass die Begrenzung der Ausgabe der Quellenspannungsleistungsversorgung dabei ist, einzutreten. Und somit liefert das System ein Signal, das zu dem Ultraschallausgabe an der Katheterspitze führt.
Das Abfühlen des Wandlerstroms wird vorzugsweise über einen zwischen der Quellenspannungsleistungsversorgung und den piezokeramischen Elementen des Ultraschallwandlers liegenden Abfühltransformator durchgeführt. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liefert die Sekundär-Seite dieses Abfühltransformators ein Signal an einen Peak-Detektor durch einen Halbwellengleichrichter und ein Tiefpassfilter. Das resultierende Signal wird an einen Fehlerverstärker gespeist, der eine Verstärkungsfaktoreinstellung von ungefähr 10 aufweist. Der Fehlerverstärker ist in Kommunikation mit den Pulsbreitenmodulatoren, den Fensterkomparatoren, Pegelverschiebern und der Push-pull-MOSFET-Stufe. Dieser Sehaltungsanordnungszug stellt die Gleichspannungsversorgung nach unten ein, bis das Fehlerverstärkersignal minimiert ist. Somit wird die Ausgabe des Ultraschallwandlers innerhalb eines festgelegten Bereichs gehalten, d. h. über einen Pegel der minimalen Wirksamkeit und unter einer oberen Grenze, über der der Betrieb durch Protokoll begrenzt wird.
Der Frontplattenindikator der Wandlerrückkopplungssteuerung ist mit einem Komparator verbunden, der mit einem Rechteckwellensignal mit einer Frequenz von ungefähr 6 Hz UND-verknüpft ist. Der Komparator ändert den Zustand, wenn das System innerhalb eines vorbestimmten Abstands des Steuerns der Gleichstromquellenspannung ist. Dieser Abstand ist abhängig von der Art des angetriebenen Katheters veränderbar.
Die Vorrichtung der Erfindung umfasst einen modulierten Ultraschallwandlertreiber-Signalgenerator zum Liefern eines modulierten Ultraschallwandlertreibersignals; eine Rückkopplungsschaltungsanordnung zum Abfühlen des Pegels des Ultraschalltreibersignals und zum Erhöhen dessen Spannung als Antwort auf eine Verringerung in dessen Strom; einen Ultraschallwandler, der das modulierte Ultraschallwandlertreibersignal empfängt und eine Ultraschallausgabe vorsieht; und ein an dem Ultraschallwandler befestigtes Ultraschallübertragungselement zum Übertragen von Ultraschall von dem Ultraschallwandler an eine intrakorporale Stelle, wo es für die Therapie erforderlich ist.
Wie es für den Fachmann offensichtlich ist, ist der Katheter im Allgemeinen aus einer Katheterhülle mit einem darin ausgebildeten Lumen und mit einem Ultraschallübertragungselement, das sich längs durch dessen Lumen erstreckt, zusammengesetzt.
Ein Verfahren zum Erfassen und Angeben des Bruchs des Ultraschallübertragungselements, das mit der Vorrichtung der Erfindung durchgeführt wird, umfasst die Schritte eines Messens eines Rückkopplungssteuersignals, das die Ultraschallschwingung an dem distalsten Ende des Ultraschallübertragungselements darstellt; ein Definieren der minimalen Treiberenergie, die typischerweise erforderlich ist, um ein gewünschtes induziertes Rückkopplungssteuersignal zu erhalten, wenn das Ultraschallübertragungselement nicht gebrochen ist; ein periodisches oder kontinuierliches Vergleichen der gelieferten Treiberenergie mit dem empfangenen induzierten Rückkopplungssteuersignal; und ein Bereitstellen eines Bruchalarms in dem Fall, dass irgendein Vergleich des Treibersignals mit dem induzierten Rückkopplungssteuersignal angibt, dass die gewünschte Ultraschallschwingung bei einer Treiberenergie, die geringer als der minimale Treiberenergiepegel ist, erreicht wurde, die typischerweise für jede derartige gewünschte Ultraschallschwingung erforderlich ist, wenn das Ultraschallübertragungselement intakt ist.
Somit ist es durch Vergleichen der Treiberenergie mit dem Rückkopplungssteuersignal möglich, das Auftreten eines Bruches eines Ultraschallübertragungselements zu erfassen. Dies ist möglich, da die Treiberenergie, die erforderlich ist, um das gewünschte induzierte Rückkopplungssteuersignal zu erhalten, wesentlichen unterschiedlich ist, wenn das Ultraschallübertragungselement gebrochen wird, gegenüber dem induzierten Rückkopplungssteuersignal, das bereitgestellt wird, wenn das Ultraschallübertragungselement nicht gebrochen ist. Es ist wesentlich mehr Treiberenergie nötig, um das gewünschte induzierte Rückkopplungssteuersignal zu erhalten, wenn das Ultraschallübertragungselement ungebrochen ist, als nötig ist, wenn die Ultraschallübertragung gebrochen ist, da das ungebrochene Ultraschallübertragungselement eine größere Last darstellt und somit mehr Energie erfordert, um zu treiben.
Der modulierte Ultrasehallwandlertreiber-Signalgenerator umfasst einen modulierenden Signalgenerator zum Bereitstellen eines veränderlichen und kontinuierlichen modulierenden Signals; ein Ultraschallwandlertreiber-Signalgenerator zum Bereitstellen eines Ultraschalltreibersignals; und einen Modulator zum Anlegen des modulierenden Signals an das Treibersignal, um ein moduliertes Ultraschallwandlertreibersignal zu erzeugen. Eine Anzeige ist vorzugsweise zum Anzeigen von Information hinsichtlich des modulierten Ultraschallwandlertreibersignals vorgesehen. Beispielsweise kann eine derartige Information eine Peak-Ultraschallleistung, Modulationsfunktionen (Dp/dt), Leistungslieferdauer, etc. umfassen.
Somit kann die Vorrichtung der Erfindung beispielsweise beim Behandeln einer intravaskulären Blockierung durch Positionieren des distalen Endes des Ultraschallübertragungselementes innerhalb eines Lumens eines Blutgefäßes und durch Anlegen des distalen Endes des Ultraschallübertragungselementes an die intravaskuläre Blockierung verwendet werden. Die Modulation der Ausgabe des Ultraschallwandlers mildert den Wärmeaufbau, ohne das Ultraschallübertragungselement einem vorzeitigen Ausfall auf Grund der Auswirkungen großer Beschleunigungsgradienten zu unterziehen, und die Rückkopplungssteuerung schwächt das Problem des unzureichenden Ablationswirkungsgrades auf Grund der ineffektiven Ultraschallenergieübertragung von dem Ultraschallwandler an die Ablationsstelle ab. Der Fachmann wird erkennen, dass verschiedene weitere intrakorporale Anwendungen der Erfindung gleichermaßen existieren.
Diese sowie auch weitere Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen offensichtlicher. Es ist ersichtlich, dass Änderungen in diesen gezeigten und beschriebenen spezifischen Strukturen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche durchgeführt werden können.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht des Ultraschallkathetersystems gemäß der Erfindung;
2 ist eine grafische Darstellung des Wandlertreibersignals und modulierenden Signals gemäß dem Stand der Technik;
3 ist eine grafische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, die eine Sinuswellenfunktion verwendet;
4 ist eine grafische Darstellung des Wandlertreibersignals und des Modulationssignals gemäß der Erfindung, wobei die Amplitude des Modulationssignals erhöht wird, was zu einem entsprechenden Anstieg in sowohl den Spitzen als auch den Tälern des modulierten Signals führt;
5 ist eine grafische Darstellung des Wandlertreibersignals und des Modulationssignals gemäß der Erfindung, wobei die Amplitude des Modulationssignals erhöht wird, was nur in den Peaks des modulierten Signals zu einem entsprechenden Anstieg führt;
6 ist eine vergrößerte Vorderansicht des Steuerfelds der Signalerzeugungs- und Steuerelektronik des Ultraschallkatheters von 1;
7 ist ein Blockdiagramm der Signalerzeugungs- und Steuerelektronik der Erfindung, die diejenigen Komponenten darstellt, die zur Rückkopplungssteuerung und Signalverlaufmodulation verwendet werden; und
8 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein chirurgisches Verfahren darstellt, das das Verwenden einer Vorrichtung gemäß der Erfindung umfasst.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die nachstehend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen dargelegte ausführliche Beschreibung ist als eine Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestimmt, und ist nicht gedacht, die einzige Form darzustellen, in der die Erfindung aufgebaut oder verwendet werden kann. Die Erfindung legt die Funktionen und Folge von Schritten zum Aufbauen und Betreiben der Erfindung in Verbindung mit der dargestellten Ausführungsform dar.
Die Vorrichtung zum Entfernen von Obstruktionen aus anatomischen Strukturen der Erfindung ist in den 1 und 3 bis 8 dargestellt, die eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen. 2 stellt die Signalverläufe des Wandlertreibersignals und Modulationssignals gemäß dem Stand der Technik dar.
Mit Bezug nun auf 1 ist ein Over-the-wire-Ultraschallkatheter 10 mit einem an dessen proximalen Ende angebrachten proximal-Ende-Verbinderanordnung 12 dargestellt. Ein Ultraschallwandler 14 ist mit dem proximalen Ende der proximal-Verbinderanordnung 12 verbunden Ein Ultraschallgenerator und Steuerelektronik 16 umfasst einen fußbetätigten An-/Aus-Schalter 18 und ist funktionsfähig mit dem Ultraschallwandler 14 verbunden, um Ultraschallenergie durch den Ultraschallkatheter 10 zu senden, wenn es erwünscht ist.
Ein Ultraschallübertragungselement 11 erstreckt sich durch den Ultraschallkatheter 10, so dass sich dessen distales Ende von dem Ultraschallkatheter 10 erstreckt, um die Ablation von Plaque, Thrombose, etc. zu ermöglichen, und so dass dessen proximales Ende an dem Ultraschallwandler 14 befestigt ist.
Erste 20 und zweite 22 Y-Verbindungen bzw. T-Stück ermöglichen nach Bedarf die Einführung einer Kochsalzlösung zum Abkühlen des Ultraschallkatheters sowie auch die Einführung von strahlungs-undurchlässigen Farbstoffen, krampflösender Medikation, etc..
Heutige therapeutische medizinische Ultraschallvorrichtungen liefern typischerweise eine Ultraschallschwingung mit einer Frequenz von 20 KHz und stellen entweder eine kontinuierliche Ausgabe mit einer konstanten Amplitude oder eine gepulste Ausgabe zwischen einem An-Zustand und einem Aus-Zustand bereit, womit ein Lastzyklus bzw. das Tastverhältnis typischerweise zwischen 30 bis 50 festgelegt wird.
Versuche, derartige Vorrichtungen insbesondere bei perkutaner Angioplastie oder endovaskulären ablativen Verfahren zu verwenden, wobei das Ultraschallzuführelement von bedeutender Länge ist, d. h. mehr als 50 cm, und Krümmungen ausgesetzt ist, d. h. wie diejenigen, die der gewundenen Gefäßanordnung des Aortenbogens und des Koronarbaums zugeordnet sind, sind auf wesentliche Probleme gestoßen. Die Verwendung von Ultraschallvorrichtungen mit einer kontinuierlichen Ausgabe, d. h. einer konstanten Amplitude, für angioplastische Verfahren kann die Wärmedissipationsfähgkeit des Ultraschallkatheters überschreiten, was zu einem übermäßigen Wärmeaufbau und folgenden Schaden daran führt.
Gepulste Systeme, die eine Ausgabe mit alternierenden An- und Aus-Zeiträumen von Ultraschallenergielieferung bereitstellen, wurden bei einem Versuch entwickelt, die einem derartigen thermischen Aufbau in Ultraschallkathetern mit kontinuierlicher Modus zugeordneten Nachteile zu überwinden. Derartige gepulste Systeme führen jedoch typischerweise zu einer verringerten Ablationswirkungsgrad und führen außerdem häufig zu einem vorzeitigen Bruch des Ultraschallübertragungselements auf Grund der durch die plötzliche An-/Aus-Steuerung erzeugten großen Beschleunigungsgradienten. Ein niedriger Ablationswirkungsgrad resultiert auf Grund des verringerten, d. h. 30 bis 50%igen Lastzyklus derartiger gepulster Systeme.
Insbesondere resultiert ein verringerter Ablationswirkungsgrad aus dem vollständigen Fehlen bereitgestellter Ultraschallenergie während der Aus-Zeiträume, während derer kein Treibersignal an den Ultraschallwandler geliefert wird. Wenn beispielsweise ein 50%iger Lastzyklus verwendet wird, wird nur die Hälfte der Energie, die mit einem 100%igen Lastzyklus bereitgestellt würde, an das distale Ende des Ultraschallübertragungselements geliefert.
Die plötzliche An-/Aus-Steuerung derartiger Pulssysteme führt zu erhöhten Beschleunigungsgradienten, die das Ultraschallübertragungselement insbesondere an Stellen nahe dem Ultraschallwandler beanspruchen. Somit erfahren heutige gepulste Systeme üblicherweise einen Bruch des Ultraschallübertragungselements an dieser Stelle.
Mit Bezug nun auf 2 verwenden vorbekannte gepulste Ultraschallkatheter ein Rechteckmodulationssignal 30, das verwendet wird, um ein kontinuierliches Wandlertreibersignal zu modulieren, um ein Wandlertreibersignal 32 zu erzeugen, das somit auf eine zusammengesetzte Art und Weise gepulst wird. Das gepulste Wandlertreibersignal definiert eine Ausgabe mit voller Amplitude zu Zeiten, die den Spitzen des Rechteckwellen-Modulationssignals entsprechen, und eine Nullausgabe zu Zeiten, die den Tälern des Rechteckwellen-Modulationssignals entsprechen.
Wie es für Fachleute offensichtlich ist, verursacht der Übergang des gepulsten oder modulierten Wandlertreibersignals von dem Aus- oder Keine-Ausgabe-Zustand in den An-Zustand einen sehr hohen Beschleunigungsgradienten, wenn sich das Ultraschallübertragungselement von einer Ruheposition in Bewegung und umgekehrt bewegt. Somit führen die Anfänge 31 und Enden 33 jedes Impulses des Wandlertreibersignals zu hohen Belastungspegeln, die an das Ultraschallübertragungselement angeliegen werden.
Derartige hohe Beschleunigungsgradienten unterwerfen das Ultraschallübertragungselement 11 Kräften, die häufig ausreichend sind, um daran Schaden, d. h. Abbrechen des distalen Abschnitts des Ultraschallübertragungselements 11, zu verursachen:
Mit Bezug nun auf 3 ist das Modulationssignal 40 der Erfindung ein variierender und kontinuierlicher Signalverlauf, vorzugsweise eine Sinuswelle, das verwendet wird, um ein kontinuierliches Wandlertreibersignal mit konstanter Amplitude zu modulieren, um ein moduliertes Wandlertreibersignal 42 zu erzeugen, das somit kontinuierlich und in der Amplitude veränderlich ist. Ein wirksamer Arbeitszyklus wird erreicht, ohne es dem Ultraschallübertragungselement tatsächlich zu ermöglichen, in einen Ruhezustand zu kommen. Die Modulation des Wandlertreibersignals gemäß der Erfindung eliminiert die Notwendigkeit, die hohen Beschleunigungsgradienten zu induzieren, die dem Bringen des Ultraschallübertragungselements von einem Zustand der Ruhe in einen der Bewegung und umgekehrt zugeordnet sind. Somit erkennt der Fachmann, dass die Belastungen, denen das Ultraschallübertragungselement ausgesetzt ist, wesentlich verringert sind.
Wie es in den 4 und 5 gezeigt ist, verursacht die Modulation des Signalverlaufs Änderungen in dem resultierenden effektiven Lastzyklus. Wenn beispielsweise die Amplitude des modulierten Signals erhöht wird, wird der effektive Lastzyklus verringert. Die wirksame Einschaltdauer kann womit verändert werden, wie es gewünscht ist, in dem die Amplitude des modulierenden Signals und das Verfahren der Modulation verändert wird.
Mit Bezug nun auf die 4 und 5 kann der effektive Lastzyklus als Ergebnis von Änderungen in der Amplitude des modulierenden Signals verändert werden.
Somit kann das Erhöhen der Amplitude des modulierenden Signals 40 von 3 entweder zu einem Anstieg sowohl in den Spitzen 54 als auch in den Tälern 56 des Wandlertreibersignals 52 führen, wie es in 4 gezeigt ist, oder nur zu einem Anstieg der Spitzen 64 (und nicht der Täler) des Wandlertreibersignals 62 führen, wie es in 5 gezeigt ist.
In 6 sind die Steuerungen und Indikatoren des Signalgenerators und der Steuerelektronik 16 besser dargestellt. Die Frontplatte umfasst einen Abschaltalarmindikator 70, der eine visuelle Angabe bereitstellt, dass der Ultraschallsignalgenerator keine Ausgabe liefert. Optional kann eine hörbare Ansagevorrichtung zusätzlich verwendet werden, um das Abschalten des Systems anzugeben. Ein Wandlerverbinder 72 ermöglicht eine Verbindung des Ultraschallsignalgenerators und der Steuerelektronik 16 und des Ultraschallwandlers 14 über ein Verbindungskabel 15 (wie es in 1 gezeigt ist). Ein Frontplattenstecker 74 ermöglicht die Verbindung des Ultraschallsignalgenerators und der Steuerelektronik 16 mit einem Fußschalter 18 über ein Kabel 17 (wie es in 1 gezeigt ist), um den Fernbetrieb des Ultraschallsignalgenerators und der Steuerelektronik 16 zu ermöglichen.
Somit kann der Fußschalter 18 verwendet werden, um nach Bedarf die Anwendung von Ultraschallenergie durch das Ultraschallübertragungselement 11 an Plaque oder Thrombose zu steuern.
Ein digitaler Messwert 76 gibt die verbleibende Katheterlebensdauer an. Beispielsweise erfordert ein heutiges Protokoll, dass Ultraschallkatheter nach fünf (5) Minuten Gesamtzeit ausgetauscht werden müssen. Somit kann der Benutzer durch Betrachten des digitalen Messwerts 76 ohne weiteres die bei der Nutzungsdauer des Ultraschallkatheters verbleibende Zeit feststellen. Beispielsweise kann der Statusindikator 78 beleuchtet sein, um einen Betriebszustand des Ultraschallkatheters anzugeben. Das heißt, dass der Statusindikator 76 aufleuchtet, wenn Ultraschallenergie durch das Ultraschallübertragungselement 11 übertragen wird.
Als ein weiteres Beispiel kann der Statusindikator 80 während der intermittierenden Rus-Zeit des Ultraschallkatheters 10 aufleuchten. Das heutige Protokoll erfordert eine Rus-Zeit von jeweils fünf Sekunden nachdem Ultraschallenergie für dreißig Sekunden angelegt wurde.
Als noch ein weiteres Beispiel kann der Statusindikator 82 aufleuchten, um anzugeben, dass die Katheterlebensdauer abgelaufen ist, d. h. fünf Minuten der Gesamtzeit akkumuliert sind, während denen Ultraschallenergie durch das Ultraschallübertragungselement 11 angelegt wurde.
Membranenschalter-Nach-unten 84 und -Nach-oben 86 ermöglichen das Steuern zwischen drei unterschiedlichen Betriebsarten. Die ausgewählte Betriebsart wird durch den digitalen Indikator 88 angegeben. Jedes Mal, wenn entweder der Membranenschalter-Nach-unten- 84 oder der -Nach-oben-86 gedrückt wird, ändert sich die ausgewählte Betriebsart.
Der Irrigationsmodus wird durch eine in den digitalen Indikator 88 angezeigten "I" angegeben. Eine Kühlflüssigkeit, typischerweise Kochsalzlösung, wird durch den Ultraschallkatheter 10 bereitgestellt, und keine Ultraschallenergie wird angelegt, wenn der Irrigationsmodus ausgewählt ist.
Der periphere Modus wird durch ein auf dem digitalen Indikator 88 angezeigtes "P" angegeben. Wenn der periphere Modus ausgewählt ist, wird eine geeignete Rückkopplungssteuerung beibehalten. Die Rückkopplungssteuerung kann während der peripheren Betriebsart von derjenigen, die während der Koronarbetriebsart benutzt wird, variieren. Tatsächlich können verschiedene unterschiedliche Betriebsarten ausgewählt werden, wobei jede unterschiedliche Betriebsart einer unterschiedlichen Art von Rückkopplungssteuerung entspricht. Unterschiede in der Rückkopplungssteuerung können vorgesehen sein, um Differenzen in der Katheterlänge, der Spitzengröße und der Leistungsdichte, die an der Katheterspitze erforderlich ist, unterzubringen.
Der kardiale Modus wird durch ein "C" angegeben. Eine Rückkopplungssteuerung wird bereitgestellt, um die Ablationswirksamkeit zu optimieren, während der Ultraschallausgangspegel innerhalb Protokollgrenzen gehalten wird. Die Wirkungen von scharfen Krümmungen, die beispielsweise in dem gewundenen Weg von der Oberschenkelarterie zu den Koronararterien auftreten, werden abgemildert.
Der Fachmann erkennt, dass das Rücksteuerungssignal eine Vielfalt von unterschiedlichen Signalen umfassen kann, die von einer Vielfalt von unterschiedlichen Mitteln erzeugt werden. Beispielsweise kann das Rückkopplungssteuersignal den Ultraschallwandlerstrompegel umfassen. Alternativ kann das Rückkopplungssteuersignal ein Signal umfassen, das von einem an der distalen Spitze des Ultraschallkatheters angebrachten Schwingungsaufnehmer erzeugt wird, um dessen Ultraschallschwingung direkt zu messen.
In 7 wird ein Blockdiagramm der Signalerzeugung und der Steuerelektronik 16 bereitgestellt. Ein Fußschalter 100 steuert die Erzeugung eines nicht-modulierten Wandlertreibersignals über die Quellenspannungsversorgung 102. Das nicht-modulierte Wandlertreibersignal wird von der Quellenspannungsversorgung 102 an einen Modulator 104 geliefert. Ein Modulationssignal, vorzugsweise eine Sinuswelle, wird von der Modulationssignalquelle 106 an den Modulator 104 geliefert, bei dem die Modulation des Wandlertreibersignals dadurch bewirkt wird. Der Modulator 104 liefert ein moduliertes Wandlertreibersignal an den Ultraschallwandler 108.
Der an den Ultraschallwandler 108 gelieferte Strom wird von dem Strommonitor 110 überwacht, wobei dessen Ausgabe von der Rückkopplungssteuerung 112 verwendet wird, um Veränderungen in der Ausgabe der Quellenspannungsversorgung 102 zu bewirken, wie es erforderlich ist. Ein Statusindikator 113 (der dem Statusindikator 78 von 6 entspricht) liefert eine Angabe, wann die Rückkopplungssteuerung verwendet wird, um Änderungen in der Ausgabe der Quellenspannungsversorgung 102 zu bewirken.
Das Abfühlen des Wandlerstroms wird vorzugsweise über einen Abfühltransformator, der zwischen der Quellenspannungsleistungsversorgung und den piezokeramischen Elementen des Ultraschallwandlers liegt, erreicht. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liefert die Sekundär-Seite dieses Abfühltransformators ein Signal an einen Spitzendetektor durch einen Halbwellengleichrichter und ein Tiefpassfilter. Das resultierende Signal wird an einen Fehlerverstärker mit einer Verstärkungsfaktoreinstellung von ungefähr 10 geliefert. Der Fehlerverstärker ist in Kommunikation mit Impulsbreitenmodularen, Fensterkomparatoren, Pegelverschiebern und einer Push-Pull-MOSFET-Stufe. Dieser Schaltungsanordnungszug stellt die Gleichspannungsversorgung nach unten ein, bis das Fehlerverstärkersignal minimiert ist. Somit wird die Ausgabe des Ultraschallwandlers innerhalb eines festgelegten Bereichs gehalten, d. h. über einen Pegel minimaler Wirksamkeit und unter einer oberen Grenze, über der der Betrieb durch das Protokoll begrenzt ist.
Der Frontplattenindikator der Wandlerrückkopplungssteuerung ist mit einem Komparator verbunden, der mit einem Rechteckwellensignal mit einer Frequenz von ungefähr 6 Hz UND-verknüpft ist. Der Komparator ändert den Zustand, wenn das System innerhalb eines vorbestimmten Abstands des Steuerns der Gleichspannungsquelle ist. Dieser Abstand ist abhängig von der Art des angesteuerten Katheters veränderbar.
Ein Nur-irrigieren/kardial/peripher-Selektor 114 wird verwendet, um die gewünschte Betriebsart auszuwählen, d. h.
nur-irrigieren, kardial oder peripher.
Ein 30 Sekunden-Zeitgeber/5 Sekunden-Zeitgeber 116 legt die Ausgabe des Modulators 104 an den Ultraschallwandler 108 gemäß einem heutigen Protokoll derart an, dass alle 30 Sekunden durch den Ultraschallkatheter 10 angelegte Ultraschallenergie von 5 Sekunden einer Aus-Zeit gefolgt wird. Ein Inaktiv/Aktiv-Indikator 118 (der dem Statusindikator 80 von 6 entspricht) liefert eine Angabe, ob der Ultraschallkatheter in der 30 Sekunden-An-Zeit oder der 5 Sekunden-Aus-Zeit ist.
Der Akkumulierte-Minuten-Fünf-Zeitgeber 120 unterbricht die Anwendung von Ultraschallenergie nachdem fünf (5) Minuten Gesamtzeit für einen bestimmten Ultraschallkatheter 10 akkumuliert sind. Der Zeitgeber muss manuell zurückgesetzt werden, um zu bestätigen, dass der Ultraschallkatheter 10 ersetzt wurde. Ein Katheterindikator 122 (der dem Statusindikator 82 von 6 entspricht), liefert eine schnelle visuelle Angabe des Status des Katheters, d. h. ob fünf (5) akkumulierte Minuten abgelaufen sind oder nicht. Die Katheter-akkumulierte-Zeitanzeige 124 (die einer distalen Ablesung 76 von 6 entspricht) liefert eine visuelle Angabe der Zeit, die dem Betrieb des Ultraschallkatheters 10 verbleibt.
Der Ultraschallübertragungselement-Bruchdetektor 109 liefert einen Bruchalarm, entweder über den Statusindikator 112 oder über einen getrennten zugeordneten Alarm, in dem Fall, dass irgendein Vergleich der Treiberenergie mit dem induzierten Rückkopplungssteuersignal angibt, dass die gewünschte Ultraschallschwingung bei einem geringeren Treiberenergiepegel als dem minimale Treiberenergiepegel erreicht wurde, der typischerweise für derartige erwünschte Ultraschallschwingung erforderlich ist, wenn das Ultraschallübertragungselement intakt ist.
In 8 ist ein Betrieb des Ultraschallkatheters mit modulierter Ausgabe mit Rückkopplungssteuerung der Erfindung dargestellt. Der Benutzer wählt zuerst den Irrigationsmodus 200 aus und drückt dann das Fußpedal, um die Irrigation 202 zu initiieren, wie es gewünscht ist. Als nächstes wird entweder die kardiale oder periphere Betriebsart 204 ausgewählt.
Wenn die kardiale Betriebsart ausgewählt ist, wird das Ablationsverfahren 207 mit Rückkopplungssteuerung durchgeführt. Wenn die periphere Betriebsart ausgewählt ist, dann wird das Ablationsverfahren mit einer unterschiedlichen Menge von an den Katheter gelieferten Gesamtleistung und mit einer unterschiedlichen Rückkopplungssteuerung 206 durchgeführt, wenn es erwünscht ist. Ein kontinuierliches Statuslicht 78 (6) gibt eine wirksame Ansteuerung des Übertragungselements von dem Wandler an, und ein blinkendes Statuslicht 78 gibt eine nicht-wirksame Ansteuerung des Übertragungselements an.
Sowohl in der peripheren oder der kardialen Betriebsart wird die Ausgabe der Quellenspannungsversorgung moduliert, um ein ausreichendes Kühlen des Ultraschallkatheters 10 zu ermöglichen, während darauf auf Grund von plötzlichen Beschleunigungen platzierte Beanspruchungen minimiert wird, wie sie sonst beim Stand der Technik auftritt:
Wenn das Statuslicht 78 blinkt 208, dann kann das Ultraschallübertragungselement auf eine richtige Verbindung hin geprüft 210 und/oder möglicherweise beeinflusst werden, um die bessere Übertragung von Ultraschallenergie vorzusehen, d. h. durch Handhaben des Ultraschallkatheters, um irgendwelche Krümmungen darin zu lösen, wenn dies möglich ist. Solange wie das Statuslicht nicht blinkt 208, schreitet das Verfahren gemäß dem Protokoll dann voran, wobei 30 Sekunden Betrieb von 5 Sekunden Aus-Zeit 212 gefolgt werden. Wenn das Statuslicht weiter blinkt, kann ein derartiges Blinken einer Angabe eines Bruchs oder einer Fraktur des Übertragungselements sein, und geeignete Maßnahmen können unternommen werden, um den Katheter vor dem Fortfahren zu ersetzen.
Alternativ kann ein getrennter Indikator bereitgestellt werden, um den Bruch des Ultraschallübertragungselements spezifisch anzugeben. Ein derartiger Bruch würde durch Abfühlen der Anwesenheit eines gewünschten Rückkopplungsstroms erfasst werden, wenn weniger als das normal erforderliche Treibersignal bereitgestellt wird.
Das Verfahren kann fortgesetzt werden, bis der Katheter-Lebensdauerablaufindikator 82 (6) angibt, dass 5 Minuten Gesamtzeit an dem in Gebrauch befindlichen Katheter akkumuliert sind 214. Der alte Katheter muss entfernt werden, und ein neuer Katheter vor dem Fortfahren verwendet werden.
Somit wird der thermische Wärme innerhalb des Ultraschallkatheters durch Optimieren der Einschaltdauer des Wandlertreibersignals gesteuert, so dass die maximale Ablation mit annehmbaren Wärmeaufbau erreicht wird.
Außerdem kann der Signalverlauf des Wandlertreibersignals optimiert werden, um eine wirksame Ablation bei einem weiten Bereich von Körpergewebe, Plaque, Gerinnseln, Thrombus, usw. bereitzustellen.
Beispielsweise kann eine Vielfalt unterschiedlicher vorprogrammierter Kombinationen einer modulierten Signalfunktion und einer Quellenspannungsamplitude optional bereitgestellt werden, um die Anwendung von Ultraschallenergie für eine ausgewählte therapeutische Funktion zu optimieren.
Der Bruch des Ultraschallübertragungselements kann optional erfasst werden. Unterschiede in den Rückkopplungssignal, das bereitgestellt wird, wenn sich der Ultraschallkatheter auf Grund von übermäßigem Biegen knickt, und wenn das Ultraschallübertragungselement bricht oder gebrochen wird, ermöglichen eine elektronische Differenzierung zwischen diesen beiden Bedingungen. Wenn das Ultraschallübertragungselement bricht, verringert sich der Rückkopplungsstrom, und als Antwort auf diese Verringerung in dem Rückkopplungsstromsignal wird die Quellenspannung erhöht. In dem Fall des Bruchs des Ultraschallübertragungselement wird jedoch ein normale Rückkopplungsstromsignal mit der Anlegung einer wesentlich reduziert Quellenspannung erzeugt. Das normale Rückkopplungssignal resultiert, da es möglich ist, die kürzere Länge des gebrochenen Ultraschallübertragungselements mit weniger als die normal erforderliche Quellenspannung zu treiben. Die Erfassung dieses Zustands macht es möglich, den Bruch des Ultraschallübertragungselements dem Benutzer anzugeben, so dass das Verfahren angehalten werden kann, und ein neuer Katheter bereitgestellt wird.
Der Fachmann erkennt, dass ein Bruch des Ultraschallübertragungselements typischerweise innerhalb weniger Ultraschallbetriebsarten des Ultraschallwandlers auftritt, wobei die Ultraschallenergiedichtekonzentration am größten ist. Somit ist die Differenz in der Quellenspannung, die erforderlich ist, ein normales, d. h. nicht-gebrochenes Ultraschallübertragungselement anzutreiben, und derjenigen, die erforderlich ist, um ein viel kürzeres, gebrochenes Ultraschallübertragungselement anzutreiben, erheblich.
Es ist offensichtlich, dass die beispielhafte Vorrichtung zum Entfernen von Obstruktionen von anatomischen Strukturen, die hier beschrieben und in den Zeichnungen gezeigt ist, nur eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt. In der Tat können verschiedene Modifikationen und Hinzufügungen an einer derartigen Ausführungsform durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Mittel zum Modulieren des Wandlertreibersignals mit dem Modulationssignal eine Vielfalt von Schaltungsarten umfassen, die verschiedene Festkörpervorrichtungen, Vakuumröhren und/oder Mikroprozessormittel benutzen. Der Fachmann erkennt auch, dass verschiedene Schwellen zum Bewirken von Änderungen in der Ausgabe der Quellenspannungsversorgung 102 als Antwort auf die Eingabe in den Ultraschallwandler 108 abhängig von den physikalischen Eigenschaften des Ultraschallkatheters und den Ultraschallenergieanforderungen des bestimmten durchgeführten Verfahrens geeignet sind.

Claims

Ultraschallvorrichtung mit einem Ultraschallwandler (14), der mit einem Ultraschallübertragungselement (11) gekoppelt ist, das sich longitudinal durch einen Ultraschallkatheter (10) so erstreckt, dass das distale Ende des Ultraschallübertragungselements (11) mit einer gewünschten Betriebs-Ultraschallfrequenz schwingt, wobei die Vorrichtung ferner umfasst: einen mit dem Ultraschallwandler (14) verbundenen Antriebssignalgenerator (16), wobei der Antriebssignalgenerator auf ein Modulationssignal (40) reagiert, um dem Wandler (14) ein moduliertes Ultraschallwandler-Antriebssignal (42) zu liefern, das in der Dauer kontinuierlich ist; und der Ultraschallwandler (14) das modulierte Ultraschallwandler-Antriebssignal (42) empfängt und auf dieses zu reagieren vermag, um eine Ultraschallausgabe zu liefern, wobei das mit dem Wandler (14) gekoppelte Ultraschallübertragungselement auf die Ultraschallausgabe zu reagieren vermag, um an seinem distalen Ende Ultraschallenergie zu liefern, dadurch gekennzeichnet, dass das modulierte Ultraschallwandler-Antriebssignal kontinuierlich in der Amplitude variiert und keine Hochfrequenzkomponenten aufweist, welche die gewünschte Betriebs-Ultraschallfrequenz überschreiten, und ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebssignalgenerator (16) umfasst: einen-Modulationssignalgenerator zum Liefern des Modulationssignals (40), das kontinuierlich in der Amplitude variiert und, in der Dauer kontinuierlich ist, einen Ultraschallwandler-Antriebssignal-Generator zum Liefern eines Ultraschallantriebssignals und einen Modulator zum Anlegen des Modulationssignal (40) an das Antriebssignal, um ein moduliertes Ultraschallwandler-Antriebssignal (42) zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Anzeige (70, 78) zum Anzeigen von Information in Bezug auf das modulierte Ultraschallwandler-Antriebssignal.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, ferner gekennzeichnet durch einen Stromsensor (110) zum Abfühlen von Strom des modulierten Ultraschallwandler-Antriebssignals, und eine Rückkoppelungssteuerung (112) zum Variieren der Spannung (102) des Ultraschallwandler-Antriebssignals in Reaktion auf Änderungen der Energie, die an der distalen Spitze des Ultraschallübertragungselements geliefert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebssignalgenerator (16) auf ein Modulationsignal (40), zu reagieren vermag, das eine Sinuskurve umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, ferner gekennzeichnet durch ein Mittel zum Messen eines Rückkoppelungs-Steuersignals, das die Ultraschallschwingung am distalen Ende des Ultraschallübertragungselements (11) darstellt, und eine Rückkoppelungssteuerung (112), welche das gemessene Rückkoppelungssteuersignal mit der Antriebsenergie vergleicht und einen Störungsalarm liefert, falls die Antriebsenergie unter einem. Pegel liegt, der typischerweise als Pegel der gemessenen Vibration bzw. Schwingung erforderlich ist.