DE69734714T2

DE69734714T2 - Mit einer öffnung versehener katheter

Info

Publication number: DE69734714T2
Application number: DE69734714T
Authority: DE
Inventors: E. David ACKER; J. Marcus MILLET; Maier Fenster
Original assignee: Biosense Webster Inc
Current assignee: Biosense Webster Inc
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2017-02-15
Also published as: WO1997029684A1; JP2000506409A; ES2251018T3; IL125754A0; AU2131497A; CA2246284A1; EP0910278A4; EP0910278B1; IL125754A; US6253770B1; EP0910278A1; CA2246284C; DE69734714D1; AU720441B2; JP3964462B2

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft medizinische Instrumente, insbesondere medizinische Instrumente wie zum Beispiel Katheter mit inneren Lumen und mit Sensoren zum Erfassen der Position oder Orientierung des Instruments.
STAND DER TECHNIK
Viele minimal-invasive medizinische Verfahren werden unter Verwendung eines Katheters mit einem Lumen ausgeführt. So wird zum Beispiel in der Angioplastik ein Ballon unter Verwendung einer durch ein Lumen geförderten Salzlösung aufgeblasen. In vielen Fällen ist es wünschenswert, Medikamente oder strahlendichte Farbstoffe durch ein Katheterlumen zu injizieren. Bei einigen Verfahren wird ein Werkzeug durch das Lumen geführt. Nach Beendigung der Werkzeugbenutzung wird das Werkzeug zurückgezogen und kann durch ein anderes Werkzeug ersetzt werden.
Die US-Patente 5.480.422, 5.383.454, 5.295.486 und 5.437.277 sowie die PCT-Anmeldung PCT/US95/01103 beschreiben einige der vielen Arten von Positionssensorspitzen für Katheter. Mit Hilfe des Positionssensors in der Katheterspitze kann der Arzt die Lage der Spitze im Körper überwachen, ohne den Körper und den Katheter fortlaufend abbilden zu müssen. Durch diese Fähigkeit kann die Strahlenbelastung für Patient und Arzt merklich verringert werden. Bei vielen Positionssensoren spielt die Größe eine wichtige Rolle. In einigen Fällen nimmt mit zunehmender Größe des Sensors auch die Genauigkeit der Positionsabschätzung zu. Die maximale Größe des Positionssensors ist typischerweise durch den Durchmesser des Katheters beschränkt. Im allgemeinen sind Katheter mit einem geringeren Durchmesser flexibler und können weiter in das vaskuläre System vordringen als Katheter mit einem großen Durchmesser.
Es ist schwierig, sowohl ein großes Lumen als auch einen Positionssensor in der Spitze eines Katheters unterzubringen, da der Positionssensor typischerweise fast den gesamten Querschnitt des Katheters einnimmt.
Die EP-A-0600568 offenbart eine medizinische Sonde mit einem Körper, der ein Lumen definiert, und mit einem blockierenden Teil, das einen Sensor umfaßt und das zwischen einer ersten Konfiguration, in der die Sonde über einen im wesentlichen konstanten Außendurchmesser verfügt und das blockierende Teil das Lumen versperrt, und einer zweiten Konfiguration, in der das blockierende Teil das Lumen nicht versperrt, bewegbar ist.
Sowohl US 5.115.814 als auch US 5.025.778 offenbaren eine medizinische Sonde der Art, wie sie im Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1 dargelegt ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Katheters oder einer anderen, ähnlichen medizinischen Sonde, der bzw. die einen Positionssensor an seiner bzw. ihrer Spitze und auch ein großes Lumen hat.
Erfindungsgemäß wird eine medizinische Sonde der Art bereitgestellt, wie sie im beigefügten Anspruch 1 dargelegt ist. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Eine medizinische Sonde oder ein Katheter gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet einen Körper, der ein Lumen definiert, das einen Zugang zu einem Bereich distal vom Körper bereitstellt, und beinhaltet außerdem ein blockierendes Teil, das einen Sensor, zum Beispiel einen Positionssensor, umfaßt, der vorzugsweise an einer Sensorstelle am Körper befestigt ist. Typischerweise sind Körper und Lumen verlängert, und die Sensorstelle ist der distalen Spitze des Körpers benachbart. Der Katheter ist zwischen zwei Konfigurationen verstellbar. In einer ersten Konfiguration ist das Lumen durch den Sensor verengt und/oder versperrt, und der Katheter hat an der Sensorstelle einen ersten Durchmesser. Der erste Durchmesser an der Sensorstelle und der Durchmesser des restlichen Katheters können annähernd gleich sein. In einer zweiten Konfiguration ist der Katheter an der Sensorstelle geweitet, so daß der Katheter an der Sensorstelle einen zweiten Durchmesser hat, der größer als der erste Durchmesser ist. In der zweiten Konfiguration verengt oder versperrt der Sensor das Lumen in geringerem Ausmaß oder gar nicht mehr. Typi scherweise ist der zweite Durchmesser des Katheters an der Sensorstelle größer als der Durchmesser des restlichen Katheters. Der Ausdruck „Durchmesser" ist hier bezüglich eines verlängerten Körpers (z. B. ein Katheter) so gebraucht, daß er die maximale Ausdehnung des Objekts quer zur Richtung der Verlängerung bezeichnet. Der Katheterkörper ist an der Sensorstelle durch Aufblasen eines Ballons im Körper ausdehnbar. Alternativ oder zusätzlich dazu wird ein Stilett entweder in das Lumen eingeführt oder aus diesem entfernt, um eine Änderung der Form des Lumens zu bewirken.
Es wird ein Katheter einschließlich eines Körpers mit einem Lumen und eines Positionssensors mit zwei Konfigurationen offenbart. In einer ersten Konfiguration erstreckt sich das Lumen über die gesamte Länge des Katheters, ist aber durch den Positionssensor an der Katheterspitze versperrt. In einer zweiten Konfiguration ist das distale Ende der Katheterspitze zur Seite bewegt, so daß es das Lumen nicht blockiert. Vorzugsweise ist die distale Spitze in einer bekannten Orientierung relativ zur Längsachse des Katheters zur Seite geschoben. Das distale Ende der Katheterspitze, in dem sich der Positionssensor befindet, kann aber auch zum Katheter hin umgefaltet sein. Vorzugsweise wird das distale Ende der Spitze nach einer solchen Bewegung in einer bekannten Position, zum Beispiel in einer Muffe, befestigt.
Vorzugsweise wird die Konfiguration des Katheters dadurch geändert, daß ein Stilett entweder in das Lumen eingeführt oder aus diesem entfernt wird. Die Änderung kann auch unter Verwendung eines piezoelektrischen Schalters erreicht werden.
Es wird die Einzwängung des Katheters durch eine starre Hülse in einer versperrten Konfiguration offenbart. Wenn die Hülse von der Katheterspitze entfernt wird, wechselt der Katheter in die nichtversperrte Konfiguration. Der Katheter kann seine Konfiguration aufgrund seiner eigenen Elastizität ändern. Das heißt, daß der Katheter zur nichtversperrten Konfiguration hin elastisch vorgespannt ist.
Eine andere hierin offenbarte Ausgestaltung betrifft einen Katheter mit einem verlängerten Körper, der eine Achse und ein axial ausgedehntes Lumen definiert. Der Katheter beinhaltet auch einen Positionssensor. Der Positionssensor umfaßt mindestens eine seitliche Sensorspule mit Wicklungen, die in bezug auf den Katheter nicht koaxial verlaufen. Anders ausgedrückt, liegen die Wicklungen der seitlichen Sensorspule nicht in Ebenen, die senkrecht zur Achse des Katheterkörpers verlaufen, so daß die in der Spule induzierte Spannung Komponenten beinhaltet, die Änderungen des Magnetfelds in einer Seitenrichtung orthogonal zur Achse des Katheterkörpers darstellen. In einer Ausgestaltung ist die seitliche Sensorspule in mindestens zwei Abschnitten ausgebildet, die mit Zwischenraum zueinander entlang der Längsachse des Katheters angeordnet sind. Somit versperrt die seitliche Sensorspule den Durchgang eines Lumens nur halb so sehr wie eine einteilige Spule. Alternativ oder zusätzlich dazu können Abschnitte der seitlichen Sensorspule an gegenüberliegenden Seiten des Lumens angeordnet sein und in einer Richtung quer zur Achse Abstände zueinander aufweisen.
In einer anderen offenbarten Ausgestaltung können sich die Wicklungen der seitlichen Sensorspule um das Lumen herum erstrecken. Somit können die Wicklungen der seitlichen Sensorspule in Ebenen angeordnet sein, die schief zur Längsachse des Lumens verlaufen. Die seitliche Sensorspule insgesamt ist in bezug auf den Katheter koaxial angeordnet, aber die Wicklungen verlaufen nicht senkrecht zur Spulenachse. Die seitliche Sensorspule kann aber auch eine dünne Spule sein, die in einem Winkel von weniger als 90 Grad zur Längsachse des Katheters angeordnet ist.
Noch eine andere Ausgestaltung der Offenbarung stellt eine Sonde bereit, die einen Körper, der ein Lumen definiert, und eine Mehrzahl von Wandlerbaugruppen, die um das Lumen herum am Körper befestigt sind, umfaßt. Jede Wandlerbaugruppe beinhaltet einen oder mehrere Wandler, zum Beispiel Spulen oder andere Wandler. Die unterschiedlichen Wandlerbaugruppen sind gegen Feldkomponenten, zum Beispiel magnetische oder elektromagnetische Feldkomponenten, in unterschiedlichen Richtungen empfindlich. Jede Wandlerbaugruppe hat einen Empfindlichkeitsmittelpunkt, der die Empfindlichkeit des Wandlers bzw. der Wandler in einer solchen Baugruppe darstellt. Wie weiter unten noch weiterführend dargelegt ist, entspricht der Empfindlichkeitsmittelpunkt einer Wandlerbaugruppe dem Ort des Mittelpunkts der Empfindlichkeit der gesamten Wandlerbaugruppe, also dem Ort eines theoretischen Punktwandlers, der das gleiche Ansprechverhalten wie die Wandlerbaugruppe zeigt. Vorzugsweise liegen die Empfindlichkeitsmittelpunkte aller Wandlerbaugruppen an einem gemeinsamen Punkt. Anders ausgedrückt, wirken alle Wandler, wenn sie einem Feld ausgesetzt sind, als ein in mehrere Richtungen wirkender Punktsensor zusammen, der sich am gemeinsamen Punkt befindet. Der gemeinsame Punkt kann sich innerhalb des Sondenlumens befinden. Wie weiter unten noch weiterführend dargelegt ist, vereinfacht das die mathematischen Verfahren, die zur Ableitung von Werten, zum Beispiel Position und Orientierung der Sonde, aus den von den Wandlern empfangenen Signalen erforderlich sind.
Vorzugsweise beinhaltet eine erste Wandlerbaugruppe eine erste Spule, zum Beispiel eine spiralförmige Spule mit Windungen, die das Lumen umschlingen, und mit einer Spulenachse, die sich in eine erste Richtung erstreckt, die entsprechend der Richtung des Lumens verläuft. Eine zweite Wandlerbaugruppe beinhaltet ein Paar zweiter Spulen, die sich an gegenüberliegenden Seiten des Lumens befinden. Die zweiten Spulen haben Achsen, die sich in eine zweite Richtung erstrecken, die quer zur ersten Richtung verläuft. Vorzugsweise sind die zweiten Spulen in der ersten Richtung aufeinander ausgerichtet, aber in einer dritten Richtung, die quer zur ersten und zweiten Richtung verläuft, gegeneinander versetzt angeordnet. Wie weiter unten noch weiterführend dargelegt ist, ist die erste Baugruppe empfindlich gegen Änderungen der Feldkomponente in Längsrichtung entlang des Lumens und hat einen Empfindlichkeitsmittelpunkt an einem gemeinsamen Punkt auf der Mittelachse des Lumens. Die zweite Baugruppe ist empfindlich gegen Änderungen der Feldkomponente in einer zweiten, seitlichen Richtung quer zur Längsrichtung und, was wünschenswert ist, orthogonal zur Längsrichtung. Der Empfindlichkeitsmittelpunkt der zweiten bzw. seitlich ausgerichteten Wandlerbaugruppe befindet sich am selben gemeinsamen Punkt auf der Mittelachse des Lumens.
Die Sonde kann außerdem eine dritte Wandlerbaugruppe beinhalten, die ein Paar dritter Spulen beinhaltet, die an gegenüberliegenden Seiten des Lumens angeordnet sind, wobei sich die Achsen der dritten Spulen in die dritte Richtung erstrecken und in der zweiten Richtung gegeneinander versetzt sind.
In einer bevorzugten Anordnung umschlingen die Windungen der zweiten und dritten Spulen die Windungen der ersten Spule. In einer anderen Anordnung beinhaltet die erste Spule ein Paar Abschnitte, die in der ersten bzw. Längsrichtung mit Zwischenraum zueinander angeordnet sind. Die zweiten und dritten Spulen befinden sich zwi schen den Abschnitten der ersten Spule. In diesen Anordnungen können die zweiten Spulen und die dritten Spulen einander abwechselnd um den Umkreis des Lumens herum angeordnet sein. Alle zweiten Spulen können elektrisch in Reihe miteinander geschaltet sein, während alle dritten Spulen für sich miteinander in Reihe geschaltet sein können.
In noch einer anderen bevorzugten Anordnung beinhaltet die zweite Wandlerbaugruppe Spulen mit sattelförmigen Windungen. Jede solche sattelförmige Windung kann ein Paar mit Zwischenraum zueinander angeordnete Bahnen, die sich in die erste bzw. Längsrichtung erstrecken, und ein Paar bogenförmige Bahnen, die das Lumen teilweise umschlingen, beinhalten. Die in Längsrichtung angeordneten Bahnen jeder Sattelspule erstrecken sich vorzugsweise parallel und benachbart zu den in Längsrichtung angeordneten Bahnen der anderen Sattelspule, während sich die bogenförmigen Bahnen der Sattelspulen um gegenüberliegende Seiten des Lumens herum erstrecken. Die dritte Wandlerbaugruppe kann ein ähnliches Paar Sattelspulen beinhalten, und alle Sattelspulen können die spiralförmige Spule der ersten Wandlerbaugruppe überlappen. Die vorerwähnten Anordnungen können die Spulen oder andere Wandler in einem Katheter oder einer anderen Sonde mit geringem Durchmesser unterbringen und trotzdem noch ausreichend Platz im Sondenkörper für ein Lumen von annehmbarer Größe lassen.
Offenbart wird auch ein Verfahren zur Verwendung einer Sonde mit einem Lumen und einer ersten Konfiguration, in der das Lumen versperrt ist, und einer zweiten Konfiguration, in der das Lumen nicht versperrt ist, einschließend:

a) Einführen einer Sonde in einen Körper bis zu einer Stelle, während sich die Sonde in der ersten Konfiguration befindet;
b) Wechsel der Sonde in die zweite Konfiguration;
c) Ausführen eines medizinischen Verfahrens an der Stelle;
d) Rückführen der Sonde in die erste Konfiguration; und
e) Entfernen der Sonde.

Vorzugsweise schließt der Einführschritt das Einführen der Sonde in einen Körper bis zu einer Stelle in einem innerhalb des Körpers befindlichen Raum ein.
Alternativ oder zusätzlich dazu schließt der Einführschritt das Einführen der Sonde unter Verwendung eines an der Sonde befestigten Positionssensors ein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die folgende ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung und die beigefügten Zeichnungen machen die vorliegende Erfindung verständlicher. Es zeigt bzw. zeigen:
1A eine schematische Seitenansicht eines Katheters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in zusammengedrückter Konfiguration;
1B eine schematische Seitenansicht des Katheters in 1A in geweiteter Konfiguration;
1C eine schematische Seitenansicht eines Katheters gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
1D eine schematische Seitenansicht eines Katheters gemäß noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
1E eine schematische Seitenansicht eines Katheters gemäß noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
1F eine schematische Vorderansicht eines Katheters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in zusammengedrückter Konfiguration im Querschnitt;
1G eine schematische Vorderansicht des Katheters in 1F in geweiteter Konfiguration im Querschnitt;
1H eine schematische Darstellung eines Katheters in Verbindung mit einem Subjekt;
2A und 2B einen Katheter, der kein Bestandteil der Erfindung ist, mit zwei Konfigurationen, wobei sein Lumen in der einen Konfiguration durch einen Positionssensor blockiert ist und in der anderen nicht;
2C einen anderen Katheter, der kein Bestandteil der Erfindung ist, bei dem ein Lumen selektiv durch einen Positionssensor blockierbar ist;
2D noch einen anderen Katheter, der kein Bestandteil der Erfindung ist, bei dem ein Lumen selektiv durch einen Positionssensor blockierbar ist;
3 einen Katheter, der kein Bestandteil der Erfindung ist, mit einer äußeren starren Hülse;
4A eine schematische Seitenansicht eines Positionssensors mit drei Spulen;
4B einen schematischen Seitenquerschnitt eines Katheters, der kein Bestandteil der Erfindung ist, mit einem Positionssensor auf Spulenbasis und einem Lumen;
4C einen Querschnitt entlang der Linie IVA-IVA in 4B;
5A eine schematische Seitenansicht eines Katheters, der kein Bestandteil der Erfindung ist, mit einem Spulenpositionssensor;
5B eine schematische Seitenansicht eines anderen Katheters, der kein Bestandteil der Erfindung ist, mit einem Spulenpositionssensor;
5C einen schematischen Schnitt entlang der Linie 5C-5C in 5A;
6 eine schematische perspektivische Ansicht eines weiteren Katheters, der kein Bestandteil der Erfindung ist;
7 einen schematischen Schnitt entlang der Linien 7-7 in 6;
8, 9 und 10 ähnliche Ansichten wie 6, jedoch von weiteren Kathetern, die keine Bestandteile der Erfindung sind;
11 eine weitere schematische perspektivische Ansicht, die jede Phase (kein Bestandteil der Erfindung) eines Herstellungsverfahrens darstellt;
12 eine ähnliche Ansicht wie 11, jedoch eines anderen Verfahrens, das kein Bestandteil der Erfindung ist;
13 und 14 weitere Ansichten, die der in 6 ähneln, jedoch von zusätzlichen Ausführungsformen, die keine Bestandteile der Erfindung sind;
15 eine ähnliche Ansicht wie 4B, jedoch einer Sonde, die kein Bestandteil der Erfindung ist.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
1A und 1B zeigen eine Sonde in Form eines Katheters 20 mit einem verlängerten Körper 21, der ein Lumen 24 definiert, das sich in der Längs- oder Axialrichtung des Körpers und Lumens erstreckt. Der Körper 21 ist zum Einführen in den Körper eines lebenden Subjekts, zum Beispiel ein menschlicher Patient oder ein anderes Säugetier, angepaßt. Folglich besteht der Körper 21 aus Werkstoffen, die zur Verwendung im Körper des Subjekts geeignet sind, und hat eine Größe und eine Form, die seine Plazierung im Subjekt ermöglichen. Ein Positionssensor 22 ist an einer der distalen. Spitze der Sonde benachbarten Sensorstelle am Körper 21 befestigt. Der Ausdruck „distal" ist in dieser Offenbarung bezüglich einer verlängerten Sonde zum Einführen in ein Objekt, zum Beispiel eine medizinische Sonde zum Einführen in den Körper eines Tiers oder einer Person, so gebraucht, daß er sich auf das Ende der Sonde bezieht, das zuerst in das Objekt eingeführt wird. So ist zum Beispiel bei einem Katheter des Typs, der zum Einfädeln in den Körper durch eine Vene oder Arterie angepaßt ist, das distale Ende des Katheters während des Einfädelvorgangs das vordere Ende. Die distale Richtung ist die Richtung entlang der Länge der Sonde hin zum distalen Ende. Der Ausdruck „proximal" bezieht sich hier auf das Ende und die Richtung, die dem distalen Ende bzw. der distalen Richtung entgegengesetzt sind.
Der Katheter 20 hat zwei Konfigurationen: eine erste, zusammengedrückte Konfiguration (1A) und eine zweite, geweitete Konfiguration (1B). In der zusammengedrückten Konfiguration (siehe 1A) drückt der Positionssensor 22 einen Abschnitt 26 eines Lumens 24 zusammen, so daß der Katheter 20, bis auf eine verjüngte Spitze, einen im wesentlichen konstanten Außendurchmesser hat. Diese Geometrie ist zum Einführen des Katheters 20 in das vaskuläre System und Vorschieben des Katheters bis zum Herz angepaßt.
1B zeigt die geweitete Konfiguration des Katheters 20, in der der Lumenabschnitt 26 an der Stelle des Sensors 22 geweitet ist, so daß das Lumen 24 dort im wesentlichen gerade ist und einen im wesentlichen konstanten Innendurchmesser hat. Durch die Aufweitung des Lumenabschnitts 26 wird der Positionssensor 22 zur Seite geschoben, wodurch sich der Katheter 20 in der Nähe des Positionssensors 22 wölbt und einen nichtkonstanten Außendurchmesser hat. Da sich jedoch das distale Ende des Katheters im Herz befindet, wenn der Positionssensor zur Seite geschoben wird, und da der Innenraum des Herzens beträchtlich größer als der Katheter ist, ist es nicht von Nachteil, daß der Katheter 20 an seiner Spitze einen größeren Durchmesser hat. Vorzugsweise wird der Katheter 20 in seine zusammengedrückte Konfiguration zurückgeführt, bevor er aus dem Herz entfernt und in das vaskuläre System zurückgezogen wird. Es ist wünschenswert, daß der Durchmesser des Katheters in der ersten bzw. zusammengedrückten Konfiguration an der Sensorstelle weniger als ca. 5 mm, noch günstiger weniger als ca. 3 mm und im günstigsten Fall weniger als ca. 1 mm beträgt.
Vorzugsweise beinhaltet der Positionssensor 22 einen Drehungsdetektor, der so angepaßt ist, daß er die Drehung der Katheterspitze um die Mittelachse des Katheters erfaßt. Das Vorhandensein des Drehungsdetektors ist besonders wünschenswert, weil sich im geweiteten Zustand der Positionssensor 22 nicht auf der Mittelachse des Katheters 20 befindet. Somit weicht die tatsächliche Position des Katheters von der Position des Sensors 22 ab, wobei die Richtung dieser Abweichung von der Richtung abhängt, die vom Mittelpunkt des Katheters zum Sensor 22 verläuft. Diese Richtung steht in direkter Wechselbeziehung mit der Drehung der Katheterspitze um ihre Achse. Die PCT-Anmeldung PCT/US95/01103 offenbart ein Positionserfassungssystem, das einen Orientierungsdetektor einschließt.
Der Mantel des Katheters 20 ist vorzugsweise elastisch, so daß er sich beim Beiseiteschieben des Positionssensors 22 wölbt, ohne dabei zu reißen. Eine Möglichkeit des Wechsels zwischen einer zusammengedrückten und einer geweiteten Konfiguration besteht darin, den Katheter 20 in einer Hülse 27 in den Körper einzuführen (siehe 1H), wobei die Hülse am Gefäßeingang E des Körpers beginnt und am Herz H endet. Die Hülse ist biegsam genug, um zum Herz vorgeschoben werden zu können, dehnt sich allerdings radial nicht aus, so daß der Katheter 20 in seiner zusammengedrückten Konfiguration verbleibt, solange er sich in der Hülse befindet. Solange sich der Katheter 20 in der Hülse befindet, wird der Positionssensor 22 gegen den Lumenabschnitt 26 gedrückt. Der Lumenabschnitt 26 ist vorzugsweise aus einem elastischen Werkstoff gefertigt, alternativ oder zusätzlich dazu aus einem sogenannten Werkstoff mit „Formgedächtnis" oder „superelastischen" Werkstoff, der unter Einwirkung der Körpertemperatur dazu neigt, eine vorgegebene Form wieder einzunehmen. Die Hülse kann sich zusammen mit dem Katheter bewegen, wenn der Katheter in das Herz eingefädelt wird. Wenn die Katheterspitze das Herz erreicht hat, werden der Hülsenkatheter und die Hülse relativ zueinander bewegt, so daß die Spitze bzw. die Sensorstelle aus der Hülse hervortritt, woraufhin der Katheter sich ausdehnt. Sobald die Körpertemperatur auf den Katheter einwirkt, was zum Beispiel im Herz geschieht, dehnt sich der Katheter also aus, um die geweitete Konfiguration einzunehmen.
1C zeigt ein anderes bevorzugtes Verfahren des Wechsels des Katheters 20' aus einer zusammengedrückten in eine geweitete Konfiguration. Der Katheter 20' beinhaltet einen Körper 21' mit einem Außenmantel 23' und einem inneren bzw. ersten Lumenabschnitt 26', der das erste Lumen 24' definiert, und mit einem zweiten Lumenabschnitt, der ein zweites Lumen 31' definiert, das sich parallel zum ersten Lumen im Inneren des Mantels 23' erstreckt. Es ist wünschenswert, daß der zweite Lumenabschnitt einen starren, distalen Abschnitt 30' beinhaltet, der mit dem Positionssensor 22' verbunden ist. Ein Stilett 28', das in den distalen Abschnitt 30' eingeführt wird, drängt den Katheter 20' in eine zusammengedrückte Konfiguration. Wenn das Stilett 28' aus dem distalen Abschnitt 30' entfernt wird, kann der Katheter 20' in die geweitete Konfiguration wechseln. Vorzugsweise besteht der Lumenabschnitt 26' des Katheterkörpers aus einem elastischen Werkstoff, der den Katheter 20' in seine geweitete Konfiguration drängt. Wenn das Stilett 28' wieder in den distalen Abschnitt 30' eingeführt wird, ist die Kraft, die es auf den Positionssensor 22' einwirken läßt, größer als die Gegenkraft, die vom Lumenabschnitt 26' ausgeübt wird, so daß der Lumenabschnitt 26' dadurch zusammengedrückt wird.
1D zeigt noch ein anderes bevorzugtes Verfahren des Wechsels des Katheters 20'' aus einer zusammengedrückten in eine geweitete Konfiguration. In dieser Ausführungsform befindet sich der Katheter 20'' normalerweise in einer zusammengedrückten Position. Ein Hohlstilett 32'' wird in das Lumen 24'' eingeführt und schiebt den Positionssensor 22'' zur Seite. Das Hohlstilett 32'' definiert ein weiteres Lumen 33''. Solange sich das Hohlstilett in Position befindet, ist die Umgebung außerhalb des Katheters an der Spitze durch das Lumen 33'' des Stiletts zugänglich. Wenn das Stilett 32'' zurückgezogen wird, wird der Sensor 22'' aufgrund der Elastizität des Außenmantels 23'' nach innen gedrückt, so daß der Katheter in seine zusammengedrückte Konfiguration zurückkehrt.
1E zeigt noch ein anderes bevorzugtes Verfahren des Wechsels des Katheters 120 zwischen einer zusammengedrückten und einer geweiteten Konfiguration. In dieser Ausführungsform beinhaltet der Katheter 120 ein zweites, kleines Lumen 133, in das das Stilett 132 eingeführt wird, um den Katheter 120 zu weiten.
1F und 1G zeigen noch eine andere bevorzugte Ausführungsform eines ausdehnbaren Katheters. In einer zusammengedrückten Konfiguration (siehe 1F) ist eine Mehrzahl von Ballons 34 leer. Beim Wechsel in eine geweitete Konfiguration (siehe 1G) werden die Ballons 34 aufgeblasen, wodurch der Positionssensor 22''' zur Seite geschoben wird und sich der Lumenabschnitt 26''' ausdehnen kann. Die Ballons 34 werden vorzugsweise unter Verwendung einer Flüssigkeit und nicht mit Gas aufgeblasen. Damit die Ballons 34 den Abschnitt 26''' nicht zusammendrücken, werden die Ballons 34 vorzugsweise daran gehindert, sich in waagerechter Richtung auszudehnen, wobei sie in einer bevorzugten Variante dadurch daran gehindert werden, daß Stützen 35 die waagerechte Ausdehnung des Abschnitts 26''' aufrechterhalten. Die relativen Kräfte, die vom Abschnitt 26''', dem Mantel 23''' des Katheters 20 und den Ballons 34 ausgeübt werden, können aber auch so gestaltet sein, daß die Kombination aus den Kräften, die von den Ballons 34 und dem Lumenabschnitt 26''' ausgeübt werden, zur Überwindung der vom Mantel 23''' des Katheters 20''' ausgeübten Druckkraft ausreicht, während die von den Ballons 34 ausgeübte Kraft allein nicht ausreicht, um den Abschnitt 26''' in wesentlichem Maße zusammenzudrücken. Vorzugsweise ist der Mantel des Katheters 20''' an der Sensorstelle oder Spitze biegsamer als an den übrigen Abschnitten des Katheters 20'''. Anstelle der Ballons 34 sind aber auch andere Typen von Aufweitmechanismen verwendbar.
2A und 2B zeigen einen Katheter 40, der kein Bestandteil der Erfindung ist, mit zwei Konfigurationen, wobei ein Lumen 42 in der einen Konfiguration durch eine Spitze 50 des Katheters 40 versperrt ist (siehe 2A) und das Lumen 42 in der anderen Konfiguration im wesentlichen nicht durch die Spitze 50 versperrt ist (siehe 2B). Die Spitze 50 ist in bezug auf den Katheter 40 schwenkbar. Es ist zum Beispiel möglich, die Spitze 50 schwenkbar an der Feder 45 zu befestigen.
In der versperrten Konfiguration (siehe 2A) erstreckt sich das Lumen 42 bis zur Spitze 50 und wird durch diese blockiert. In der unversperrten Konfiguration (siehe 2B) wird die Spitze 50 in eine bekannte Position, vorzugsweise eine umgefaltete Position, zur Seite gedrängt, so daß das Lumen 42 völlig unversperrt ist. In der nichtversperrenden Position paßt die Spitze 50 vorzugsweise in eine Muffe, zum Beispiel eine Vertiefung, die im Katheter 40 ausgebildet ist. Der Katheter 40 kann also eine verlängerte, im allgemeinen U-förmige Vertiefung haben, die sich in der Nähe der Spitze 50 in Längsrichtung erstreckt, so daß die Spitze 50 in ihrer umgefalteten Position in der Nut zur Anlage kommt. Ein Verfahren des Wechsels vom versperrten Zustand in den unversperrten Zustand besteht im Einführen eines gekrümmten Stiletts 44 in den Katheter 40. Die Spitze des Stiletts 44 greift in eine Nut 46 in der Spitze 50 ein und faltet die Spitze 50 über den Katheter 40 zurück. Beim Entfernen des Stiletts 44 wird die Spitze 50 in ihre versperrende Position zurückgedrängt, was zum Beispiel mittels einer Feder 45 erfolgt. 2C zeigt eine alternative Ausführungsform des Katheters 40', in der die Feder 45' dazu neigt, die Spitze 50' in ihre umgefaltete Position zu drängen, und Spannmittel, zum Beispiel ein Kabel 47, die Spitze 50' normalerwei se in einer versperrenden Position halten, wodurch das Lumen 42' geschlossen bleibt. Auch hier trägt die Spitze 50' den Positionssensor 22'.
2D zeigt eine Alternative eines selektiv versperrenden Katheters 48'', der kein Bestandteil der Erfindung ist, in der die Spitze 50'' das Lumen 42'' selektiv versperrt. Die Spitze 50'' ist so ausgestaltet, daß sie das Lumen 42'' im wesentlichen nicht versperrt, wenn sie so bewegt wird, daß sie einen relativ kleinen von der Achse abweichenden Winkel einnimmt. Die Geometrie des Katheters 48'' ändert sich beim Wechsel zwischen versperrenden und nichtversperrenden Zuständen also nicht so sehr wie die Geometrie des Katheters 40 (siehe 2A und 2B).
3 zeigt einen alternativen selektiv versperrenden Katheter 160, der kein Bestandteil der Erfindung ist. Der Katheter 160 hat eine im wesentlichen starre Hülse 162, die die Spitze 150 in einer Position hält, die das Lumen 142 blockiert. Die starre Hülse 162 kann relativ kurz sein und nur einen proximalen Abschnitt der Spitze 150 und einen distalen Abschnitt des Katheters 160 bedecken. Die Hülse 162 kann sich aber auch entlang des Katheters 160 bis mindestens zu dem Punkt erstrecken, an dem der Katheter 160 aus dem Körper austritt. Der Katheter 160 beinhaltet eine Vorrichtung, die die Hülse 162 relativ zur Spitze 150 bewegen kann. Vorzugsweise beinhaltet die bewegende Vorrichtung ein oder mehrere Kabel 164, die an die Hülse 162 gekoppelt sind. Wo das Kabel 164 die Hülse in die eine Richtung bewegt, kann ein elastisches Element (nicht gezeigt) zum Bewegen der Hülse 162 in die entgegengesetzte Richtung bereitgestellt sein. In der Ausführungsform, in der sich die Hülse 162 außerhalb des Körpers erstreckt, wird der Körper des Katheters 160 vorzugsweise relativ zur Hülse 162 bewegt, was zum Beispiel durch Vorschieben des Körpers des Katheters 160 in die Hülse 162 erfolgt.
Während des Betriebs, wenn die Hülse 162 von der Spitze 150 wegbewegt wird, bewegt sich die Spitze 150 in eine Position, in der sie das Lumen 142 nicht versperrt (siehe zum Beispiel 2B, 2C und 2D). Wenn die Hülse 162 zur Spitze 150 hinbewegt wird, drängt die Vorderkante der Hülse 162 die Spitze 150 zurück in ihre versperrende Position. Wie klar zu erkennen ist, ist die Hülse 162 auch in Verbindung mit den sich weitenden Lumenkathetern verwendbar, die weiter oben unter Bezugnahme auf die 1A bis 1H beschrieben sind.
Bei einem anderen Katheter, der kein Bestandteil der Erfindung ist, ist ein Positionssensor an einem Werkzeug befestigt, das zum Einführen in ein Lumen eines Katheters angepaßt ist. Während des Betriebs wird der Positionssensor in das Lumen eingeführt, so daß der Katheter bis zu einer bestimmten Stelle führbar ist. Dann wird bzw. werden der äußere Katheter an dieser Stelle fixiert, das Positionssensorwerkzeug entfernt und andere Werkzeuge, falls notwendig, in das Lumen eingeführt.
4A zeigt einen Katheter 170 mit einem Positionssensor mit drei Spulen, wie er in der PCT-Anmeldung PCT/US95/01103 offenbart ist. Der Positionssensor umfaßt drei im wesentlichen orthogonale Spulen 172, 174 und 176. Die Bestimmung der Position des Katheters 170 kann durch Bestrahlen der Spulen mit einem Wechselstrommagnetfeld erfolgen, das durch eine Mehrzahl von Spulen erzeugt wird, von denen jede auf bzw. zu einer unterschiedlichen Frequenz oder Zeit strahlt. Die Amplitude der Spannungen, die in jeder Spule durch orthogonale Komponenten des Magnetfelds induziert werden, werden gemessen, so daß die Stelle im Feld bestimmbar ist. Die Spulenbaugruppe erfaßt also die Position und Orientierung durch Bestimmen von Kennlinien eines oder mehrerer nichtionisierender Felder. Ein Problem im Zusammenhang mit der Konfiguration des Katheters 170 besteht darin, daß bei einem Katheter mit einem Außendurchmesser von weniger als ca. 5 mm, noch typischer weniger als ca. 3 mm, die Spulen 174 und 176 den gesamten Querschnitt des Katheters 170 im wesentlichen blockieren, so daß die Verwendung eines Lumens nicht möglich ist.
4B zeigt einen Katheter 70 mit einem Dreispulenpositionssensor und einem Lumen 42. Eine erste Spule 72, die der Spule 172 in 4A entspricht, ist in bezug auf den Katheter 70 koaxial angeordnet, so daß sie das Lumen 42 im wesentlichen nicht versperrt. Die Spulen 174 und 176, die das Lumen 42 versperrt hätten, sind jeweils in mehrere miteinander verbundene Spulen unterteilt, von denen keine das Lumen 42 versperrt. So ist zum Beispiel, wie 4B zeigt, die Spule 174 in die vier Spulen 74A, 74B, 74C und 74D unterteilt, die die gleiche Orientierung wie die Spule 174 haben. Die Spulen 74A–D sind vorzugsweise elektrisch in Reihe geschaltet. Auf gleiche Art und Weise ist die Spule 76 in die Spulen 76A, 76B, 76C und 76D unterteilt. 4C ist eine Querschnittsansicht des Katheters 70, in der zu sehen ist, wie die Spulen 74A, 74B, 76A und 76B das Lumen 42 flankieren. Das heißt, daß die Spulen 74A und 74B in einer Seitenrichtung gegeneinander versetzt sind, quer zur Längs- oder Axialrichtung des Katheters und Lumens, und die Spulen 74A und 74B an einander gegenüberliegenden Seiten des Lumens angeordnet sind. Auch sind die Spulen 74A und 74B gegen die Spulen 74C und 74D in der Axial- oder Längsrichtung versetzt.
Die Länge des Positionssensors in 4B entspricht im wesentlichen der Länge des Positionssensors in 4A, jedoch kann die Empfindlichkeit des Positionssensors in 4B von der Empfindlichkeit des Sensors in 4A abweichen, was von der Anzahl der Wicklungen in jeder der Spulen 74A–D und 76A–D und dem Querschnitt der Spulen 74A–D und 76A–D abhängt. Sofern es die Größe und der Abstand der Spulen zulassen, wird ein separater Ferritkern in jeder der Spulen 74A–D und 76A–D bereitgestellt. Vorzugsweise ist der Kern ellipsoidisch, so daß er die Magnetfeldrichtung in der Spule nicht beeinträchtigt und nur eine minimale Wirkung auf die anderen Spulen im Positionssensor hat.
5A zeigt einen Katheter 80, der kein Bestandteil der Erfindung ist, mit einem Positionssensor auf Spulenbasis. Anstelle von drei orthonormalen Spulen werden drei nichtorthonormale Spulen verwendet. Die Spulen sind jedoch so orientiert, daß eine lineare Kombination ihrer Ausgangswerte die Werte der drei orthogonalen Komponenten des Felds ergeben kann. Der Positionserfassungsalgorithmus ist modifiziert, um die Orientierung der Spulen 82, 84 und 86 zu berücksichtigen. Somit hat eine axiale Sensorspule 82 eine Achse, die im allgemeinen parallel zur Achse des Katheters 80 verläuft, und Windungen, die in Ebenen liegen, die senkrecht zur Katheterachse verlaufen. Die Axialrichtung ist in 5 durch die Richtung X bezeichnet. Eine erste seitliche Sensorspule 84 hat eine Achse 85 mit einer Komponente, die parallel zur Achse des Katheters 80 verläuft, und einer Komponente, die senkrecht zur Katheterachse verläuft und sich in eine erste Seitenrichtung Y erstreckt. Die Wicklungen der Spule 84 liegen in Ebenen, die senkrecht zur Achse 85 verlaufen. Der Sensor beinhaltet außerdem eine zweite seitliche Sensorspule 86 mit einer Achse 87 mit einer Komponente in der X- bzw. Axialrichtung und einer anderen Komponente in einer zweiten Seitenrichtung Z, die senkrecht zur Axialrichtung X und senkrecht zur ersten Seitenrichtung Y verläuft. Im allgemeinen hängt das Ausmaß des Lumens 42 von der Breite der Spulen 84 und 86 und von den Winkeln α und β zwischen den Spulenach sen 85 und 87 und der Achse des Katheters 80 ab. Wenn diese Winkel zu klein sind, so daß die Wicklungsebenen der Spulen 84 und 86 fast parallel zueinander und fast senkrecht zur Katheterachse liegen, wird die Amplitude der Spannungen reduziert, die durch seitlich gerichtete Komponenten des Magnetfelds, die senkrecht zur Achse des Katheters 80 verlaufen, induziert werden. Wenn die Winkel α und β zu klein sind, können die Amplituden dieser Spannungen unterhalb des Rauschpegels des Systems liegen. Kleinere Winkel α und β und eine größere Parallelität der Spulen 84 und 86 gestatten jedoch die Verwendung eines größeren Lumens.
In einer besonderen offenbarten Ausführungsform, die kein Bestandteil der Erfindung ist, beträgt unter der Voraussetzung, daß der Katheter parallel zur X-Achse verläuft, der Winkel α ca. 45 Grad, so daß die Achse der Spule 84 zur X-Achse und zur Y-Achse um jeweils ca. 45 Grad geneigt ist. Der Winkel β kann ebenfalls ca. 45 Grad betragen, so daß die Achse der Spule 86 zur X-Achse und zur Z-Achse um jeweils ca. 45 Grad geneigt ist. Die Winkel α und β können aber auch größer sein, zum Beispiel bis zu ca. 60 oder 70 Grad, oder kleiner, zum Beispiel bis zu ca. 30 oder 20 Grad. Vorzugsweise sind die Wicklungen der Spulen 84 und 86 ellipsoidisch geformt, wie das in einer Ansicht entlang der Spulenachsen 85 bzw. 87 zu sehen ist. Jede dieser ellipsoidischen Formen hat eine Hauptachse und eine Nebenachse. Diese Haupt- und Nebenachsen sind so orientiert, daß die Hauptachse eines jeden solchen Ellipsoids in der Ebene liegt, die durch die Axialrichtung X und durch die mit einer solchen Spule verknüpfte Seitenrichtung bestimmt ist. So liegt zum Beispiel die Hauptachse M der ellipsoidischen Spule 84 in der Ebene, die durch die erste Seitenrichtung Y und die Axialrichtung X bestimmt ist. So bestimmt also die ellipsoidische Spule 84 eine im wesentlichen kreisförmige Öffnung 89, wie das in einer Projektion senkrecht zur Axialrichtung X, wie in 5C, zu sehen ist. Die Hauptachse der Spule 86 liegt in der Ebene, die durch die X- und Z-Richtungen bestimmt ist, so daß die Spule 86 ebenfalls eine im wesentlichen kreisförmige Öffnung bestimmt, wenn man eine Projektion senkrecht zur Axialrichtung X betrachtet. Diese Anordnung maximiert den Raum, der im Katheter für das Lumen 42 verfügbar ist.
5B zeigt einen Katheter 90, der kein Bestandteil der Erfindung ist, mit einem Positionssensor auf Spulenbasis. In dieser Ausführungsform haben die Spulen eine beträchtliche Breite. Eine axiale Sensorspule 92 mit einer parallel zur X-Achse verlau fenden Achse kann ähnlich der Spule 172 in 4A ausgestaltet sein. Seitliche Sensorspulen 94 und eine Spule 96, die Feldkomponenten senkrecht zur X-Achse wahrnehmen, sind im Vergleich zu 4A auf folgende Art und Weise modifiziert. Die erste seitliche Sensorspule 94, die zur Wahrnehmung von Feldkomponenten in der ersten Seitenrichtung Y angepaßt ist, hat eine im allgemeinen zylindrische Form. Die Achse dieses Zylinders verläuft parallel zur Axial- bzw. X-Achse des Katheters. Die Wicklungen der Spule 94 verlaufen jedoch nicht senkrecht zur Achse der Spule 94. Vielmehr liegt jede Wicklung in einer Ebene senkrecht zu einer Wicklungsachse 95. Die Achse 95 hat eine Komponente in der ersten Seitenrichtung Y. Im wesentlichen ist jede Wicklung der Spule 94 auf eine solche Art und Weise zur X-Achse geneigt, wie die Spule 84 in 5A geneigt ist. Somit kann die Spule 94 Feldkomponenten in der Y-Richtung erfassen. Die Spule 96 hat ähnliche Wicklungen, aber diese Wicklungen liegen in Ebenen, die senkrecht zu den Wicklungsachsen 97 verlaufen, mit einer Komponente in der zweiten Seitenrichtung Z. Vorzugsweise haben die Wicklungen der Spulen 94 und 96 eine ellipsoidische Form, wenn man sie in einer Projektion senkrecht zu den Wicklungsachsen betrachtet. Die Hauptachsen der ellipsoidischen Wicklungen sind so orientiert, wie das weiter oben in bezug auf die Hauptachsen der Spulen 84 und 86 beschrieben ist. Diese Anordnung gestattet die Bereitstellung eines Lumens 42 von maximaler Größe und mit einem kreisförmigen Querschnitt.
Die unter Bezugnahme auf 4A bis 4C und 5A bis 5B beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung von Feldkomponenten senkrecht zur Katheterachse sind auch anwendbar, wenn mehr oder weniger als drei Spulen verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist zwar hauptsächlich im Zusammenhang mit einem Katheter mit einem Positionssensor beschrieben, doch sind verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung (zum Beispiel diejenigen, die unter Bezugnahme auf 1A bis 1G sowie die offenbarten Ausführungsformen von 2A bis 2D und 3, die keine Bestandteile der Erfindung sind, beschrieben sind) auch dann nutzbringend anwendbar, wenn die Vorrichtung, die das Lumen blockiert, kein Positionssensor ist, sondern zum Beispiel ein Drucksensor, ein thermischer Sensor, ein pH-Sensor oder ein anderer chemischer Sensor, oder eine Vorrichtung wie zum Beispiel eine Elektrode zur Wahrnehmung von elektrischen Potentialen in umgebenden Geweben.
Eine Sonde gemäß einer weiteren Ausführungsform, die kein Bestandteil der Erfindung ist (siehe 6 und 7), beinhaltet einen verlängerten röhrenförmigen Körper 200, zum Beispiel eine Katheterröhre, der eine Mittelbohrung bzw. ein zentrales Lumen 201 bestimmt. Die Sonde beinhaltet einen Sensor 202. Der Sensor 202 beinhaltet eine erste Wandlerbaugruppe, die aus einer ersten Spule 204 besteht. Die erste Spule 204 beinhaltet eine Mehrzahl von spiralförmigen Windungen, die das Lumen 201 umschlingen und sich um die Längs- bzw. X-Richtungsachse des Körpers und Lumens herum erstrecken. Die Windungen der Spule 204 umschließen somit eine Projektionsfläche in einer Ebene senkrecht zur X-Achse. Folglich sind die Spulen 204 empfindlich gegen Änderungen des magnetischen Flusses in der X-Richtung. Der Mittelpunkt der Spule 204 liegt an einem Punkt 206 innerhalb des Lumens 201.
Der Sensor 202 beinhaltet außerdem eine Wandlerbaugruppe für ein seitliches Feld in Z-Richtung, wobei diese Wandlerbaugruppe ein Paar Spulen 208a und 208b an gegenüberliegenden Seiten des Lumens 201 beinhaltet. Die Spulen 208a und 208b sind jeweils im allgemeinen spiralförmig und haben Windungen, die die Windungen der Spule 204 umschlingen. Die Spulen 208a und 208b haben Spulenachsen 210a und 210b, die sich im allgemeinen in die Seitenrichtung erstrecken, die in 6 und 7 durch die Z-Achse bezeichnet ist, wobei diese Seitenrichtung orthogonal zur Längs- bzw. X-Richtung verläuft. Die Windungen der Spulen 208a und 208b umschlingen die Windungen der Spule 204. Somit sind die Spulen 208a und 208b in der Längs- bzw. X-Richtung auf den Mittelpunkt 206 der Spule 204 ausgerichtet. Die Spulen 208a und 208b sind in einer weiteren Seitenrichtung, die in 6 und 7 durch die Y-Achse bezeichnet ist und orthogonal zu den X- und Z-Richtungen verläuft, voneinander entfernt oder gegeneinander versetzt angeordnet.
Die Windungen der Spulen 208a und 208b umschlingen Projektionsflächen in Ebenen senkrecht zur Z-Richtung, also Projektionsflächen in Ebenen parallel zu den Y- und X-Richtungen. Die Spulen 208a und 208b sind also empfindlich gegen Änderungen des magnetischen Flusses in der Z-Richtung. Die Spulen 208a und 208b sind über einen Verbindungsleiter 212 in Reihe miteinander geschaltet, so daß die durch die beiden Spulen erzeugten Spannungen zueinander addiert werden. Die Spannung oder das Signal, die bzw. das an den Anschlüssen 214a und 214b auftritt, repräsentiert somit die Summe der Änderungen des Flusses in einer ersten Gruppe von Projektionsflächen benachbart zur Achse 210a und in einer zweiten Gruppe von Projektionsflächen benachbart zur Achse 210b. Der Gesamtmittelpunkt aller dieser Projektionsflächen zusammengenommen fällt mit dem Mittelpunkt 206 der Spule 204 zusammen.
Der Sensor beinhaltet außerdem eine seitliche Wandlerbaugruppe in Y-Richtung, wobei diese Wandlerbaugruppe ein Paar Spulen 216a und 216b beinhaltet. Die Spulen 216a und 216b haben spiralförmige Windungen, die die Windungen der Spule 204 umschlingen. Die Spulen 216a und 216b erstrecken sich im allgemeinen entlang der Spulenachsen 218a und 218b. Die Spulenachsen 218 erstrecken sich in die Seitenrichtung, die in 6 und 7 durch die Y-Achse bezeichnet ist, orthogonal zur Längs- bzw. X-Richtung und auch orthogonal zur anderen Seitenrichtung Z. Somit umschließt jede Windung der Spulen 216a und 216b eine Projektionsfläche in der Z-X-Ebene, senkrecht zur Y-Achse. Auch hier fällt der Flächenmittelpunkt aller solcher Projektionsflächen zusammengenommen mit dem Mittelpunkt 206 zusammen. Die Spulen 216a und 216b sind über einen Leiter 220 in Reihe geschaltet, so daß die Spannung, die an den Anschlüssen 222a und 222b auftritt, proportional zur Summe der Spannungen ist, die in allen Windungen beider Spulen induziert werden.
In dieser Anordnung mißt jede Wandlerbaugruppe Änderungen des magnetischen Flusses entlang einer unterschiedlichen örtlichen Richtung relativ zum Sensor, also entlang der Z-, Y- oder X-Achse, aber alle Wandlerbaugruppen messen diese Änderungen des Flusses an einem gemeinsamen Mittelpunkt 206 oder benachbart zu diesem. Wenn also die Änderung des Flusses pro Zeiteinheit in der Z-Richtung in der Y-Richtung die gleiche ist oder in der Y-Richtung linear mit Abstand abweicht, ergibt sich in den Spulen 208 der seitlichen Wandlerbaugruppe (Z-Richtung) eine Gesamtspannung, die der Spannung entspricht, die von einem Punktwandler, der am gemeinsamen Punkt 206 angeordnet ist, erzeugt werden würde. Auf ähnliche Art und Weise stellt die seitliche Wandlerbaugruppe (Y-Richtung, Spulen 216a und 216b) unter der Bedingung, daß die Änderung des Flusses pro Zeiteinheit in der Y- Richtung die gleiche ist oder in der Z-Richtung linear mit Abstand abweicht, ein Signal bereit, das dem Signal entspricht, das von einem Punktsensor am gemeinsamen Punkt 206 bereitgestellt werden würde. Die Wandlerbaugruppe in Längs- bzw. X-Richtung (Spule 204) erzeugt ebenfalls ein Signal, das im wesentlichen dem Signal eines Punktsensors am gemeinsamen Punkt 206 entspricht.
Die Fähigkeit zur Bereitstellung von Signalen, die Änderungen der Feldkomponenten an einem gemeinsamen Punkt repräsentieren, erhöht die Genauigkeit und Einfachheit von Berechnungen, mit deren Hilfe die Position und die Orientierung des Sensors abgeleitet werden, in beträchtlichem Maße. Verfahren zur Berechnung der Position und der Orientierung eines Sensors sind zum Beispiel in der internationalen Anmeldung (PCT-Veröffentlichung) 95/09562 sowie im obenerwähnten US-Patent 5.480.422 offenbart. Diese und andere Berechnungen werden dann qualitativ verbessert, wenn sich die durch einen Sensor bereitgestellten verschiedenen Signale, die Komponenten des Felds oder Änderungen von Komponenten des Felds in bestimmten Richtungen repräsentieren, alle auf die Komponenten oder Änderungen von Komponenten am selben Punkt beziehen. Die Sonden gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung stellen eine solche Empfindlichkeit an einem gemeinsamen Punkt bereit und können gleichzeitig ein großes Lumen 201 unterbringen.
Allgemeiner ausgedrückt, wirkt eine Mehrzahl von Wandlerbaugruppen, die empfindlich gegen Feldkomponenten in unterschiedlichen Richtungen sind, im wesentlichen als an einem gemeinsamen Punkt angeordnete Punktsensoren und stellt Signale bereit, die die Komponenten am gemeinsamen Punkt repräsentieren, falls die Empfindlichkeitsmittelpunkte aller Wandlerbaugruppen am selben Punkt angeordnet sind. So wie in dieser Offenbarung gebraucht, repräsentiert der Ausdruck „Empfindlichkeitsmittelpunkt" für jede Wandlerbaugruppe den Punkt
X, Y, Z, wobei gilt:
In dieser Formel sind X, Y und Z Entfernungen entlang Achsen X, Y und Z des Raums, und s ist die Empfindlichkeit der Wandlerbaugruppe gegen die spezielle Komponente, die durch diese Wandlerbaugruppe zu erfassen ist. Somit repräsentiert der Inkrementalwert ds die Empfindlichkeit eines einzelnen Inkrementalabschnitts der Wandlerbaugruppe. In jedem Fall werden die Integrale über die Gesamtheit der Wandlerbaugruppe ausgewertet. Falls eine Wandlerbaugruppe eine oder mehrere Spulen beinhaltet, entspricht der Empfindlichkeitsmittelpunkt dem Gesamtmittelpunkt der Projektionsflächen der verschiedenen Spulen in der Wandlerbaugruppe. Bei einer realen Vorrichtung mit realen Bestandteilen und Toleranzen liegen die Empfindlichkeitsmittelpunkte aller ihrer Wandlerbaugruppen normalerweise nicht an genau demselben Punkt. Im Rahmen dieser Offenbarung ist es jedoch zulässig davon auszugehen, daß die Empfindlichkeitsmittelpunkte der verschiedenen Wandlerbaugruppen am selben Punkt liegen, falls die größte Entfernung zwischen den Empfindlichkeitsmittelpunkten zweier beliebiger Wandlerbaugruppen im Sensor wesentlich kleiner als die maximale Entfernung zwischen empfindlichen Abschnitten jeder einzelnen Wandlerbaugruppe ist. Vorzugsweise sind die Entfernungen zwischen den Empfindlichkeitsmittelpunkten der verschiedenen Wandlerbaugruppen in einem einzelnen Sensor geringer als ca. 1,0 mm, vorzugsweise geringer als ca. 0,5 mm.
Die in 6 und 7 dargestellte Anordnung, die kein Bestandteil der Erfindung ist, stellt einen Raum von beträchtlicher Größe für ein großes Lumen 201 in einem röhrenförmigen Körper 200 von begrenztem Durchmesser bereit. Da die Spulen 216 und 208 der beiden quer angeordneten Wandlerbaugruppen einander abwechselnd um den Umkreis des röhrenförmigen Körpers herum und somit um die Peripherie des Lumens 201 herum angeordnet sind, sind diese Spulen also in einem Körper 200 von annehmbarem Durchmesser aufnehmbar.
In der in 8 dargestellten Anordnung, die kein Bestandteil der Erfindung ist, beinhaltet die in der Längs- bzw. X-Richtung angeordnete Wandlerbaugruppe eine spiralförmige Spule mit einem Paar separater Abschnitte 302a und 302b, die in der Längs- bzw. X-Richtung gegeneinander versetzt sind. Die seitliche Wandlerbaugruppe 308 beinhaltet vier separate Spulen 308a bis 308d. Die Spulen 308a und 308b sind an gegenüberliegenden Seiten des Lumens 301 angeordnet und umschlingen die Wicklungen eines ersten Abschnitts 302a der in Längsrichtung angeordneten Wandler baugruppe, während die Spulen 308c und 308d an einander gegenüberliegenden Seiten des Lumens 301 offenbart sind und die Wicklungen des zweiten Abschnitts 302 der in Längsrichtung angeordneten Wandlerbaugruppe umschlingen.
Die andere in seitlicher Richtung angeordnete Wandlerbaugruppe beinhaltet vier Spulen 316a bis 316d. Zwei dieser Spulen, 316a und 316, umschlingen die Wicklung 302a, während die anderen beiden Spulen die Wicklung 302 umschlingen. Auch hier sind alle Spulen jeder Wandlerbaugruppe in Reihe geschaltet, so daß die durch die Spulen erzeugten Signale zueinander addiert werden. Auch hier befinden sich die Empfindlichkeitsmittelpunkte aller Wandlerbaugruppen an einem gemeinsamen Punkt 306.
In der in 9 dargestellten Anordnung, die kein Bestandteil der Erfindung ist, beinhaltet die in der Längsrichtung angeordnete Wandlerbaugruppe auch eine Spule mit zwei Abschnitten 402a und 402. Die Spulen, die jede der anderen Wandlerbaugruppen bilden, sind in einer gemeinsamen Ebene 405 angeordnet, die axial zwischen den Abschnitten 402a und 402 angeordnet ist. Somit liegen die Spulen 416a und 416 einer seitlichen Wandlerbaugruppe an gegenüberliegenden Seiten des Lumens 401 in dieser Ebene, während die Spulen 408a und 408 quer zu den Spulen 416 orientiert sind, aber in derselben Ebene 405 liegen, und zwar an einander gegenüberliegenden Seiten des Lumens 401. Diese Anordnung stellt auch einen gemeinsamen Punkt 406 für die Empfindlichkeitsmittelpunkte aller Wandlerbaugruppen bereit. Da jedoch die Spulen der seitlichen Wandlerbaugruppen 408 und 416 zwischen den Abschnitten 402a und 402 der in Längsrichtung angeordneten Wandlerbaugruppe angeordnet sind, ist es nicht notwendig, die Spulen einer Wandlerbaugruppe um die Spulen einer anderen herumzuwickeln. Diese Anordnung kann auch ein relativ großes Lumen 401 in einem Sondenkörper von annehmbarem Durchmesser bereitstellen. Vorzugsweise ist die Sonde ein verlängerter medizinischer Katheter mit einem Durchmesser bzw. einem maximalen Ausmaß quer zu seiner Achse der Längung, der bzw. das, gemessen an der Stelle des Positionssensors, weniger als ca. 5 mm, noch günstiger weniger als ca. 3 mm und im günstigsten Fall weniger als ca. 1 mm beträgt. Auch andere medizinische Sonden sind mit den gleichen Merkmalen ausstattbar, zum Beispiel Endoskope, Arthroskope oder dergleichen mit einem etwas größeren Durchmesser, der zum Beispiel bis zu ca. 15 mm beträgt oder sogar noch größer ist.
Es sind zahlreiche Variationen und Kombinationen der oben dargelegten Spulenanordnungen verwendbar. So ist es zum Beispiel möglich, mehr als zwei in einem seitlichen Feld angeordnete Wandlerbaugruppen bereitzustellen, um Feldkomponenten in drei oder mehr unterschiedlichen Richtungen quer zur Längsachse der Sonde zu erfassen. In diesem Fall verlaufen die verschiedenen seitlichen Richtungen der Empfindlichkeit nicht orthogonal zueinander. Es ist eine weitergehende Signalverarbeitung erforderlich, um die verschiedenen Signale in solche Signale aufzulösen, die die Feldkomponenten in seitlichen Richtungen orthogonal zueinander repräsentieren. Auch müssen die Spulen nicht als die dargestellten zylindrischen Spiralen ausgebildet sein, sondern können statt dessen eine polygonale Form haben. Die Spulenachsen der Spulen, die die seitlichen Wandlerbaugruppen bilden, können gekrümmt sein, so daß sie den Umkreis der Spule teilweise umwickeln. So können zum Beispiel die Spulenachsen 210 und 218 in der Anordnung gemäß 6 und 7 gekrümmt sein, um der Krümmung der Spulen 204 zu folgen, so daß jede Spule 208 und 216 der seitlichen Wandlerbaugruppen die Form eines Abschnitts eines Torus mit einem Mittelpunkt am gemeinsamen Punkt des Sensors hat.
Eine Sonde gemäß einer weiteren, in 10 dargestellten Ausführungsform, die kein Bestandteil der Erfindung ist, beinhaltet einen röhrenförmigen Körper 502 und ein Lumen 501, wie sie weiter oben beschrieben sind, sowie eine spiralförmige Spule 504, die sich um den Umkreis des Körpers herum erstreckt und eine erste bzw. Längsachse 505, die mit der Achse des Lumens 501 zusammenfällt, umschlingt. Die Spule 504 bildet eine Wandlerbaugruppe in Längsrichtung. Diese Sonde beinhaltet außerdem eine seitliche Wandlerbaugruppe, die ein Paar Sattelspulen 508a und 508b, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, beinhaltet. Die Sattelspule 508a beinhaltet eine oder mehrere sattelförmige Windungen. Im Interesse einer klaren Darstellung ist in 10 nur eine dieser Windungen einer jeden solchen Sattelspule dargestellt. In der bevorzugten Anordnung kann jede Sattelspule jedoch zahlreiche sattelförmige Windungen beinhalten, die ineinander verschachtelt sind. Jede sattelförmige Windung der Spule 508a beinhaltet ein Paar Längsbahnen 509, die sich in Längsrichtung entlang des Körpers 502 erstrecken. Jede sattelförmige Windung beinhaltet auch ein Paar bogenförmige Bahnen 511, die sich teilweise um den Umkreis des Körpers 502 herum und somit teilweise um das Lumen 501 herum erstrecken. Jede sattelförmige Windung der gegenüberliegenden Spule 508b beinhaltet ebenfalls Längsbahnen 509 und bogenförmige Bahnen 511. Die Spulen 508a und 508b sind über einen Leiter 512 in Reihe geschaltet. Jede Windung der Spule 508a und jede Windung der Spule 508b schließt eine Projektionsfläche in einer Ebene 515, orthogonal zur Z-Achse und parallel zur Längs- bzw. X-Achse 505 des Körpers, ein. Die Längsbahnen 509 der Spule 508a liegen auf der einen Seite dieser Ebene, wobei sich die bogenförmigen Bahnen von der Ebene weg erstrecken, während die Längsbahnen 509 der anderen Sattelspule 508b auf der gegenüberliegenden Seite der Ebene 515 liegen. Die bogenförmigen Bahnen der Spule 508b erstrecken sich von der Ebene 515 weg in die Richtung, die von den bogenförmigen Bahnen 511 der Spule 508a wegführt. Somit erstrecken sich die bogenförmigen Bahnen der beiden Spulen um gegenüberliegende Seiten des Sondenkörpers herum und um gegenüberliegende Seiten des Lumens 501 herum. Die sattelförmigen Spulen stellen relativ große Projektionsflächen in der Ebene 515 bereit und sind somit empfindlich gegen Änderungen des magnetischen Flusses in der seitlichen Richtung senkrecht zur Ebene 515, also in der seitlichen Richtung, die in 10 durch die Z-Achse bezeichnet ist. Die Sattelspulen 508a und 508b der seitlichen Wandlerbaugruppe überlappen die Spule 504 der in Längsrichtung angeordneten Wandlerbaugruppe. Beide Wandlerbaugruppen haben Empfindlichkeitsmittelpunkte an einem gemeinsamen Punkt 506.
Der Sensor in 10 beinhaltet außerdem eine seitliche Wandlerbaugruppe in Y-Richtung mit den Sattelspulen 516a und 516b. Diese Sattelspulen sind im wesentlichen die gleichen wie die Sattelspulen 508a und 508b. Diese Spulen sind jedoch so orientiert, daß die Projektionsflächen in einer Ebene 517 orthogonal zur Ebene 515 liegen. Die Sattelspulen 516 sind somit empfindlich gegen Änderungen des Flusses orthogonal zur Ebene 517, also in der Richtung, die in 10 durch Y bezeichnet ist. Die Spulen 516 überlappen die anderen Spulen und haben ihre Empfindlichkeitsmittelpunkte am selben gemeinsamen Punkt 506.
Sensoren der in 10 gezeigten Art sind in einem in 11 dargestellten Verfahren herstellbar. Bei diesem Verfahren wird ein biegsames Band, zum Beispiel eine bieg same dünne dielektrische Schicht 520, auf der sich Spulen 522 und 524 aus einem leitfähigen Werkstoff befinden, auf eine Außenfläche des Körpers 502 gewickelt, indem das Band um den Umkreis des Körpers herumgewickelt wird. Das Band 520 kann eine dünne dielektrische Schicht beinhalten, zum Beispiel eine Polyimidschicht, wie sie für gewöhnlich in der Mikroelektronik für „Flexschaltungen" verwendet wird. Überlappende Spulen 522 und 524 werden an gegenüberliegenden Seiten der dünnen dielektrischen Schicht ausgebildet, so daß die sich kreuzenden Spulen elektrisch voneinander isoliert sind. Die leitfähigen Spulen 522 und 524 sind aus Kupfer oder anderen leitfähigen Werkstoffen herstellbar, und zwar nach üblichen Verfahren, zum Beispiel lithographische Verfahren, wie sie bei der Herstellung von biegsamen mikroelektronischen Schaltungen zu Einsatz kommen. Es ist zum Beispiel möglich, die dünne Polyimidschicht an gegenüberliegenden Seiten mit fortlaufenden Kupferschichten auszustatten und die Schleifen durch Maskieren der Schichten und Wegätzen von unmaskierten Abschnitten auszubilden. Eine bevorzugte lithographische Spule ist 0,8 mm breit, 3 mm lang und 0,3 mm stark und beinhaltet eine rechteckige Spule mit einer Linienbreite von 6 μ, einem Linienabstand von 6 μ und einer Linienstärke von 2 μ. Die Anzahl der Wicklungen entspricht vorzugsweise der maximal durch die Spule aufnehmbaren Anzahl. Es ist möglich, eine dünne Ferritschicht von 0,3 mm benachbart zur Spule bereitzustellen, um deren Empfindlichkeit zu erhöhen. Vorzugsweise wird mehr als eine Schicht aus leitenden Linien bereitgestellt. Es ist möglich, die spiralförmige Spule 504 vor oder nach dem Auftragen des Bands 520 um den Körper herumzuwickeln. Es ist möglich, die gesamte Baugruppe mit einem schützenden äußeren Mantel oder Überzug (nicht gezeigt) zu bedecken.
Nach einem alternativen offenbarten Verfahren (siehe 12), das kein Bestandteil der Erfindung ist, ist es möglich, die Spulen auf einer dünnen flachen biegsamen Schicht 620 auszubilden. Es ist möglich, ein Loch 603 in der biegsamen dünnen Schicht 620 innerhalb einer Spule 604 auszubilden, so daß der Sondenkörper 602 durch das Loch einführbar ist und Abschnitte der dünnen Schicht, die andere Spulen 608 und 616 tragen, auf die Umfangsfläche des Sondenkörpers 602 umfaltbar sind.
Es sind zahlreiche Variationen und Kombinationen der oben beschriebenen Merkmale verwendbar. So müssen zum Beispiel die in 10 gezeigten sattelförmigen Spulen keine geraden Bahnen haben. Es ist möglich, die Längsbahnen und die bogen förmigen Bahnen jeder Windung als Abschnitte einer durchgängig gekrümmten Bahn auszubilden.
In den oben dargelegten Anordnungen sind alle Wandler Spulen. Die gleichen Prinzipien sind aber auch auf die Herstellung von Sensoren, bei denen anstelle von Spulen andere Wandler verwendet werden, anwendbar. Wie zum Beispiel in 13 zu sehen ist, hat ein Sensor eine seitliche Wandlerbaugruppe 708, die empfindlich gegen Änderungen der Feldkomponente in einer Seitenrichtung Z ist und durch ein Paar Sattelspulen 708a und 708b der oben beschriebenen Art gebildet wird, während die andere seitliche Wandlerbaugruppe, die empfindlich gegen Feldkomponenten in der Seitenrichtung Y ist, ein Paar Sattelspulen 716a und 716b beinhaltet. Die in Längsrichtung angeordnete Wandlerbaugruppe, die empfindlich gegen eine Feldkomponente in der X-Richtung ist, wird durch ein Paar Hall-Effekt-Sensoren oder Magnetowiderstandssensoren 704a und 704b gebildet, die an der Wand des Sondenkörpers 702 an gegenüberliegenden Seiten des Lumens 701 befestigt sind. Auch hier befinden sich die Empfindlichkeitsmittelpunkte aller Wandlerbaugruppen an einem gemeinsamen Punkt 706.
In der Anordnung gemäß 14 ist die axial empfindliche Wandlerbaugruppe eine flache, die Form einer Unterlegscheibe aufweisende Festkörper-Magetfeld-Meßfühlvorrichtung, zum Beispiel ein Magnetowiderstandswandler 804 mit einem Loch 805, das durch den Wandler verläuft und dabei auf die Bohrung 801 des Sondenkörpers ausgerichtet ist. Die anderen Wandlerbaugruppen werden durch regelmäßig angeordnete Gruppen von Festkörper-Magetfeld-Meßfühlvorrichtungen, zum Beispiel Magnetowiderstandselemente 808 und 816, gebildet, die um den Umkreis des Sondenkörpers herum und an gegenüberliegenden Seiten des axialen Wandlers 804 angeordnet sind. Auch hier befinden sich die Empfindlichkeitsmittelpunkte der Wandlerbaugruppen 804, 808 und 816 alle an einem gemeinsamen Punkt 806. Ähnliche Anordnungen sind im Zusammenhang mit anderen Wandlerformen verwendbar, darunter andere Magnetowiderstandswandler (zum Beispiel diejenigen, die als „Riesenmagnetowiderstandswandler" und „Kolossalmagnetowiderstandswandler" bezeichnet werden,) sowie Magnetostriktionswandler, Halbleiterwandler wie zum Beispiel Magnetotransistoren, magnetooptische Transistoren, Hall-Effekt-Sensoren und andere Formen von Wandlern, die magnetische oder elektromagnetische Felder bzw. Änderungen solcher Felder erfassen können.
Wie 15 zeigt, ist es auch möglich, die Längs- bzw. Axialkomponentenspule einer Sonde 70', die der weiter oben in bezug auf 4A und 4B beschriebenen Sonde 70 ähnelt, in Form von zwei Spulenabschnitten 72A' und 72B' auszubilden, so daß sich der Empfindlichkeitsmittelpunkt der Längsspule an einem Punkt 71' zwischen diesen Abschnitten befindet. Die Anordnung der Seitenkomponentensensorspulen entspricht der weiter oben in bezug auf 4A und 4B beschriebenen Anordnung. Somit beinhaltet eine solche Spule vier Abschnitte 74A' bis 74D', die an gegenüberliegenden Seiten des Lumens an zwei Stellen entlang des Lumens in gleichen axialen Abständen zum Punkt 71' angeordnet sind, so daß sich der Empfindlichkeitsmittelpunkt der Spule 74', unter Berücksichtigung aller ihrer Abschnitte, am Punkt 71' befindet. Die andere Spule beinhaltet vier Abschnitte, von denen in 15 nur die beiden Abschnitte 76A' und 76C' zu sehen sind. Diese Abschnitte sind ebenfalls in gleichen Abständen zum Punkt 71' angeordnet, so daß sich der Empfindlichkeitsmittelpunkt der Spule 76' ebenfalls am Punkt 71' befindet.
Das empfindliche Element der oben beschriebenen Sonden ist hier als „Positionssensor" bezeichnet, da das empfindliche Element für gewöhnlich ein nichtionisierendes Feld, zum Beispiel ein magnetisches oder elektromagnetisches Feld oder ein Hörfeld, erfaßt, das von Antennen ausgesendet wird, die sich während der Verwendung der Sonde außerhalb des Körpers eines Patienten befinden, und Signale bereitstellt, die Kennlinien des erfaßten Felds repräsentieren, und zwar auf eine solche Art und Weise, daß die Position und/oder Orientierung des Sensors aus den Sensorsignalen ableitbar sind bzw. ist. Folglich kann man dasselbe Element auch als „Feldwandler" bezeichnen. Außerdem sind die Ausdrücke „Positionssensor" und „Wandler", so wie sie hier verwendet sind, auch dahingehend zu verstehen, daß sie ein oder mehrere Elemente umfassen, die ein Feld aussenden können, das durch eine oder mehrere externe Empfangsantennen empfangen wird. So kann zum Beispiel jede der oben beschriebenen Spulenanordnungen entweder als Empfangsantennengruppe oder als Sendeantennengruppe dienen. Die Ausdrücke „Positionssensor" und „Feldwandler" sind dahingehend zu verstehen, daß sie Sendeantennen beinhalten, die Signale umwandeln können, zum Beispiel elektrische Signale in emittierte elektri sche oder magnetische Felder. Diese Ausdrücke sind auch dahingehend zu verstehen, daß sie sich auf Elemente beziehen, die elektrische Signale in Licht, Schallsignale oder andere nichtionisierende Felder umwandeln können. So werden zum Beispiel bei bestimmten Katheterlokalisierungsverfahren Ultraschallsignale verwendet, die von einem Wandler im Katheter ausgestrahlt werden. Wie weiter oben dargelegt, sind die hier verwendeten Befestigungskonfigurationen auch zur Befestigung von Sensoren oder Wandlern zu anderen Zwecken verwendbar, zum Beispiel für Sensoren und Wandler, die chemische, elektrische oder physikalische Parameter des Körpers erfassen.
Der Fachmann wird klar erkennen, daß die vorliegende Erfindung nicht durch das beschränkt ist, was hier im besonderen beschrieben worden ist. Vielmehr ist die vorliegende Erfindung lediglich durch die folgenden Ansprüche beschränkt.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die Erfindung ist in medizinischen und artverwandten Verfahren anwendbar.

Claims

Medizinische Sonde (20), aufweisend (a) einen Körper (21), der zum Einführen in ein lebendes Subjekt angepaßt ist, wobei der Körper ein Lumen (24) definiert, das einen Zugang zu einem Bereich distal vom Körper bereitstellt, und (b) ein blockierendes Teil, das einen Sensor (22) umfaßt und das zwischen einer ersten Position, in welcher die Sonde (20) sich in einer ersten Konfiguration befindet, in der die Sonde (20) über einen im wesentlichen konstanten Außendurchmesser verfügt und das blockierende Teil das Lumen (24) versperrt, und einer zweiten Position, in welcher die Sonde (20) sich in einer zweiten Konfiguration befindet, in der das Lumen (24) im wesentlichen einen konstanten Innendurchmesser hat und das blockierende Teil das Lumen (24) nicht versperrt, bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn sich die Sonde (20) in der zweiten Konfiguration aufweitet, ein nichtkonstanter Außendurchmesser resultiert.
Sonde nach Anspruch 1, wobei der Sensor (22) einen Positionsdetektor beinhaltet.
Sonde nach Anspruch 2, wobei der Positionsdetektor einen Sensor umfasst, der die Rotation der Sonde (20) wahrnimmt.
Sonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Körper (21) verlängert ist und proximale und distale Enden definiert, wobei sich das Lumen (24) innerhalb des Körpers (21) proximal und distal erstreckt und wobei der Sensor (22) an einer Sensorstelle, benachbart zum distalen Ende, an dem Körper befestigt ist.
Sonde nach Anspruch 4, wobei in der ersten Konfiguration die Sonde (20) an der Sensorstelle einen ersten Durchmesser und in der zweiten Konfiguration einen zweiten Durchmesser, der größer ist als der erste Durchmesser, hat.
Sonde nach Anspruch 5, wobei der erste Durchmesser an einer Stelle fern der Sensorstelle im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Sonde (20) ist.
Sonde nach Anspruch 1, ferner umfassend ein aufblasbares Teil (34), um die Sonde (20) von der ersten Konfiguration in die zweite Konfiguration zu wechseln.
Sonde nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Stylet (32''), welches wirksam ist, um die Sonde zwischen den beiden Konfigurationen zu wechseln.
Sonde nach Anspruch 8, wobei das Stilett ein Hohlstilett (32'') ist, welches zum Einführen in das Lumen (24'') angepaßt ist.
Sonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Sonde (20) in die zweite Konfiguration vorgespannt ist.