DE102010064101B4

DE102010064101B4 - Paar aus endokardialem und epikardialem Katheter sowie Katheter

Info

Publication number: DE102010064101B4
Application number: DE102010064101.4A
Authority: DE
Inventors: Prof. Dr. Nollert Georg; Dr. Ostermeier Martin
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: DE102010064101A1; US9237926B2; US20120172872A1

Abstract

Paar aus einem endokardial einsetzbaren Katheter (18) mit einer Ablations-Elektrode (24) und einem epikardial einsetzbaren Katheter (20) mit einer Ablations-Elektrode (26), wobei einer der Katheter (18) Elektromagnete (34) und der andere der Katheter mindestens ein Gegenelement aufweist, das von den Elektromagneten (34) anziehbar ist, wobei die Elektromagnete (34) und das mindestens eine Gegenelement derart positioniert sind, dass bei einem Anziehen des mindestens einen Gegenelements durch mindestens einen Elektromagneten die Ablations-Elektroden in Nachbarschaft zueinander gelangen, wobei einer der Katheter ein schlauchförmiges Behältnis aufweist, in dem eine Mehrzahl von Grundkörpern (30) angeordnet sind, wobei jeder Grundkörper (30) einen trapezförmigen Querschnitt hat, und wobei an jedem Grundkörper (30) jeweils eine Ablations-Elektrode (24) und ein Elektromagnet (34) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft das Abladieren von Herzmuskelgewebe und die hierfür einzusetzenden Vorrichtungen. Unter Abladieren versteht man vorliegend, dass Zellen in der Herzwand vollständig zerstört werden. Dadurch lassen sich keine elektrischen Reize mehr über die zerstörte Stelle leiten. Dies ist dann sinnvoll, wenn die Stelle zur Entstehung oder zur Übertragung von elektrischen Reizen dient, die zu Rhythmusstörungen des Herzens führen.
Zum Zwecke einer Ablation wird ein Katheter mit einer unipolaren Elektrode in das Herz eingebracht, ein sogenannter endokardialer Katheter. Als Gegenelektrode wird eine großflächige Elektrode auf die Haut des Patienten angebracht. Beaufschlagt man die Elektroden mit einer Spannung von geeigneter Form, so wird Energie in den Herzmuskel appliziert.
Nachteilig daran ist, dass das Ziel nicht immer optimal getroffen wird und stattdessen umliegendes Gewebe durch die elektrische Energie geschädigt werden können.
Aus der Herzchirurgie ist es bekannt, zur Ablation zangenartige Geräte mit zwei Backen zu verwenden, von denen die eine Backe durch ein Loch in die Vorhofwand des Herzens eingeführt wird. Zwischen den Backen wird dann die Herzwand eingeklemmt, bevor eine definierte Energie über die Backen geführt wird.
Dieses Verfahren aus der Herzchirurgie ist präzise, es bedarf aber des Öffnens des Thorax des Patienten.
In der Druckschrift US 2008/0188850 A1 ist ein Katheter beschrieben, bei dem in einem Schlauch ein Führungselement und ein Operationselement angeordnet sind. Zum Verankern des Führungselements in einem Körper kann an dem Ende des Führungselements ein Magnet angebracht sein, der durch ein äußeres Magnetfeld gegen die Herzwand gezogen werden kann. Das Operationselement ist gegenüber dem Führungselement frei bewegbar und weist einen Mindestabstand T zu diesem auf. Das Operationselement kann z. B. eine Elektrode für eine Ablation aufweisen. Eine andere Ausführungsform des Katheters sieht vor, das Operationselement mit ringförmigen Elektroden zu versehen, um entlang des Operationselements elektrophysiologische Signale erfassen zu können. Auch bei diesem Katheter ist ein Führungselement unabhängig von dem Operationselement bewegbar.
Die US 2010/0010488 A1 beschreibt ein System zum Navigieren eines Katheters, wobei ein externer Ablationskatheter mithilfe eines internen Katheters geführt werden kann. Hierzu können beide Katheter Magneten aufweisen.
Aus der US 2005/0187545 A1 ist ein Katheterpaar bekannt, bei dem beide Katheter jeweils mehrere Magneten und eine längsverlaufende Ablationselektrode aufweisen. Einer der Katheter wird dabei auf einer dem anderen Katheter gegenüberliegenden Seite des zu ablatierenden Gewebes geführt.
In der Druckschrift US 2008/0288038 A1 ist ein System für eine Ablation beschrieben, das zwei Katheter umfasst, von denen jeder eine Elektrode aufweist. Für die Ablation werden beide Katheter innerhalb der Herzkammer angeordnet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie eine verbesserte Ablation erfolgen kann, und gleichzeitig die hierzu die nötigen technischen Vorrichtungen bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch ein Katheterpaar mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst, in einem anderen Aspekt durch einen Katheter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 12 gelöst.
Erfindungsgemäß wird somit ein Paar aus einem endokardial einsetzbaren Katheter (endokardialen Katheter) und einem epikardial einsetzbaren Katheter (epikardialen Katheter) mit jeweils einer Ablations-Elektrode bereitgestellt, wobei einer der Katheter Elektromagnete aufweist und der andere der Katheter mindestens ein Gegenelement aufweist, das von den Elektromagneten anziehbar ist.
Auf diese Weise kann der endokardiale Katheter in das Herz verbracht werden, der epikardial einsetzbare Katheter wird auf die Herzwand außen verbracht. Wird dann der Elektromagnet an dem einen der Katheter erregt, so wird das Gegenelement angezogen, und die Katheter klemmen zwischen sich die Herzwand ein. Bei Führung durch ein geeignetes Ortungssystem oder unter Kontrolle anhand von Bildgebung lassen sich somit die beiden Ablations-Elektroden genau an die richtige Stelle positionieren, die abladiert werden soll.
Besonders präzise funktioniert dies, da die Elektromagnete und das mindestens eine Gegenelement derart positioniert sind, dass bei einem Anziehen des mindestens einen Gegenelements durch mindestens einen Elektromagneten die Ablations-Elektroden in Nachbarschaft (über die Herzwand hindurch) zueinander gelangen.
Dadurch, das ein Katheter mit einer Mehrzahl von Elektroden versehen ist, lassen sich nacheinander die einzelnen Elektroden mit einem elektrischen Potenzial beaufschlagen, und durch die Folge der Elektroden ergibt sich dann eine Folge von Ablationsstellen in der Herzwand. Dadurch lässt sich insbesondere eine glatte Linie von abladiertem Gewebe bereitstellen, die zum Unterbinden der Weiterleitung von elektrischen Reizen besonders erwünscht ist.
Einer der Katheter, der bevorzugt auch der epikardial einsetzbare Katheter des Katheterpaars ist, weist ein schlauchförmiges Behältnis auf, in dem eine Mehrzahl von Grundkörpern angeordnet sind, wobei jeder Grundkörper jeweils eine Ablations-Elektrode und ein Elektromagnet angeordnet ist. Durch die Schlauchform bilden die Elektroden mit den Elektromagneten eine Linie. Mit Hilfe eines zweiten Katheters, der lediglich eine Elektrode und ein Gegenelement braucht, aber auch eine Mehrzahl von Elektroden-Gegenelement-Paaren aufweisen kann, lässt sich dann eine besonders glatte Linie von abladiertem Gewebe in einer Herzwand ausbilden.
Jeder Grundkörper hat einen trapezförmigen Querschnitt. Damit ergibt sich eben eine gekrümmte Form des Katheters, wenn man die Grundkörper in Berührung zueinander bringt.
In ganz besonderem Maße funktioniert dies, wenn jeder Elektromagnet und das mindestens eine Gegenelement jeweils so an den jeweiligen Kathetern positioniert sind, dass bei einem Anziehen des mindestens einen Gegenelements durch den Elektromagneten durch die Wand des Herzens hindurch die Ablations-Elektroden auf entgegengesetzten Seiten der Wand zum Anliegen kommen, sodass eine die Elektroden verbindende Linie die Wand im Wesentlichen senkrecht (von 80° bis 90°) durchtritt.
Diese Maßnahmen lassen sich insbesondere dadurch realisieren, wenn an dem einen Katheter jeder Elektromagnet dieselbe Relativstellung zur Ablations-Elektrode an demselben Katheter aufweist, wie das entsprechende Gegenelement an dem anderen Katheter zur Ablations-Elektrode an selbigem. Die Relativstellung kann insbesondere durch eine bestimmte Beabstandung definiert sein, sie kann sich aber insbesondere auch auf einen Grundkörper beziehen, an dem die Elemente Elektromagnet, Gegenelement und Elektroden angebracht sind. Insbesondere, wenn beide Katheter Grundkörper derselben Form aufweisen, sollten die Ablations-Elektroden jeweils an der gleichen Stelle angeordnet sein, und der entsprechende Elektromagnet sollte an der gleichen Stelle angeordnet wird wie das mindestens eine Gegenelement.
Als Gegenelement eignet sich insbesondere ein ferromagnetisches Metallteil. Dieses kann weichmagnetisch sein, sodass es bei Erregung durch den Elektromagneten kurzfristig magnetisiert wird. Bevorzugt ist das ferromagnetische Metallteil jedoch permanentmagnetisiert, dann lässt es sich besonders gut anziehen.
Das mindestens eine Gegenelement kann alternativ hierzu ebenfalls ein Elektromagnet sein, der dann genauso wie der andere Elektromagnet zu erregen ist.
Bevorzugt ist hierbei einer Mehrzahl der Ablations-Elektroden ein Elektromagnet oder ein Gegenelement an dem anderen Katheter zugeordnet. Auf diese Weise kann Ablations-Elektrode für Ablations-Elektrode in die Nachbarschaft zu einer Gegenelektrode gebracht werden, was die Präzision bei der Herstellung einer glatten Linie von Ablationsgewebe fördert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Katheterpaars sind die beiden Katheter an dieselbe Spannungsquelle angeschlossen. Ein solches Katheterpaar ist insbesondere in besonderem Maße betriebsbereit.
Der epikardial einsetzbare Katheter umfasst insbesondere eine Mehrzahl von Grundkörpern, die durch zumindest ein Seil miteinander derart gekoppelt sind und eine solche Form aufweisen, dass sich bei Ziehen an den Seilen eine gekrümmte Form des Katheters ergibt.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch einen Katheter mit einem schlauchförmigen Behältnis und mit einer Mehrzahl von Grundkörpern längs des Behältnisses, an denen jeweils eine Ablations-Elektrode und ein Elektromagnet angeordnet ist, wobei jeder Grundkörper einen trapezförmigen Querschnitt hat.
Der Katheter kann dadurch gekennzeichnet sein, dass die Grundkörper über zumindest ein Seil miteinander gekoppelt sind und so geformt sind, dass sich bei Ziehen an diesem zumindest einen Seil eine gekrümmte Form des Katheters ergibt.
In einer Weiterbildung kann sich bei Ziehen an diesem zumindest einen Seil die gekrümmte Form des Katheters passend zu der Außenwand einer Pulmonalvene ergeben.
Ein Verfahren zum Positionieren von Elektroden an einer Herzwand umfasst das Einbringen eines endokardialen Katheters mit einer Elektrode in das Herz und das Verbringen eines epikardialen Katheters mit einer Elektrode auf die Herzwand. Sodann erfolgt mit Hilfe eines Magnetfeldes ein Sich-gegenseitig-Anziehen-Lassen betreffend die Katheter. Das Magnetfeld lässt sich insbesondere von einem an einem der Katheter angeordneten Elektromagneten erzeugen.
Bei dem Verfahren werden die Elektroden optimal positioniert, um die Ablation zu ermöglichen. Das Positionieren kann jedoch auch für andere Zwecke als für die Ablation genutzt werden oder an einer anderen Elektrode durchgeführt werden als die, die später das Ablatieren bewirken soll.
Das Verfahren zum Abladieren von Herzmuskelgewebe umfasst, dass zunächst das Verfahren zum Positionieren gemäß der Erfindung durchgeführt wird, und dass nachfolgend eine Spannung an die beiden Elektroden angelegt wird, sodass diese und das dazwischen gelegene Herzwandgewandgewebe mit Strom beschickt werden. Der über die Herzwand fließende Strom zerstört dann die Zellen.
Bevorzugt ist zumindest einer der Katheter der erfindungsgemäße Katheter mit der Mehrzahl von Grundkörpern. Ist dann die eine Elektrode in die Nachbarschaft einer anderen Elektrode angezogen, welche nicht am Rand liegt, lassen sich zunächst die beiden unmittelbar gegenüberliegenden Elektroden mit Strom beschicken, in einem nächsten Schritt können dann aber die beiden Elektroden aus den längs der Schlauchform benachbarten Einheiten mit elektrischem Potenzial beaufschlagt werden, sodass dann der Strom zu der Gegenelektrode diagonal durch das Herzwandgewebe fließen kann. Dadurch kann bei einer Relativposition der beiden Katheter ein größerer Bereich der Herzwand ablatiert werden.
Dies kann mit Hilfe eines geeigneten Steuergeräts erfolgen, das eine Spannungsquelle umfasst, wobei dann die Spannung gemäß einer zeitlichen Taktung nacheinander zwischen einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss, dann zwischen dem ersten Anschluss und einem dritten Anschluss und sodann zwischen einem ersten Anschluss und einem vierten Anschluss angelegt werden kann, wobei der erste Anschluss zu dem einen Katheter gehört und der zweite bis vierte Anschluss für den anderen Katheter mit der Mehrzahl von Einheiten vorgesehen ist.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben:
1 in perspektivischer Ansicht einen Vorhof (Atrium) eines Herzens aus dorsaler Sicht veranschaulicht, wobei das Myokard teilweise aufgeschnitten ist und zwei Katheter gezeigt sind, die der Ablation von Myokardgewebe dienen,
2 schematisch einen Katheter veranschaulicht, wie er gemäß der Erfindung bereitgestellt ist und
3 den Katheter aus 2 nach Veränderung seiner Form veranschaulicht.
Bei einer Ablation soll von dem linken Atrium eines Herzens Gewebe lokal zerstört (ablatiert) werden. Gezeigt sind neben der Mitralklappe 12 die rechte obere Pulmonalvene 14a, die rechte untere Pulmonalvene 14b, die linke obere Pulmonalvene 16a und die linke untere Pulmonalvene 16b. Die linke obere Pulmonalvene 16a ist hierbei aufgeschnitten gezeigt. In das Atrium ist ein endokardialer Katheter 18 eingebracht. In den Körper des Patienten ist gleichzeitig ein weiterer Katheter 20 eingeführt, der vorliegend an der Oberfläche 22 des Atriums und damit des Myokards anliegt. Zum Abladieren muss eine Elektrode 24 an dem endokardialen Katheter 18 in die Nachbarschaft einer Elektrode 26 am epikardialen Katheter 20 gelangen. Zu diesem Zweck ist ein in 1 nicht zu sehender Elektromagnet im Bereich der Elektrode 24 angeordnet, und im Bereich der Elektrode 26 ist ein Permanentmagnet angeordnet. Bei Erregung des Elektromagneten 24 zieht der Elektromagnet den Permanentmagneten an, und die Elektroden gelangen auf zwei entgegengesetzte Seiten der Herzwand 28 derart, dass Strom im Wesentlichen senkrecht durch die Herzwand 28 durchtritt, wenn eine Spannung zwischen den Elektroden 24 und 26 angelegt wird. Üblicherweise wird eine hochfrequente Wechselspannung angelegt, es kann aber auch genauso gut eine pulsförmige Spannung angelegt werden. Entsprechend ergibt sich ein Wechselstrom oder ein pulsförmiger Strom.
Der epikardiale Katheter 20 umfasst bevorzugt, wie in 2 dargestellt, eine Mehrzahl von Grundkörpern 30, an denen jeweils eine Elektrode 26 angeordnet ist. Die Grundkörper 30 haben einen trapezförmigen Querschnitt, und sie sind über Seile 32 miteinander gekoppelt und in einem in 2 nicht gezeigten schlauchförmigen Behältnis aufgenommen. Neben den Elektroden 26 sind an den Grundkörpern 30 Elektromagnete 34 angeordnet. Zieht man an den Seilen 32, so ergibt sich die in 3 gezeigte Form. Wegen der Trapezform der Grundkörper 30 ergibt sich insbesondere, dass der epikardiale Katheter 20 als Ganzes gekrümmt ist. Man kann die Krümmung an die typische Form einer Pulmonalvene 16a anpassen. Zieht man an den Seilen 32 zum richtigen Zeitpunkt beim Einführen des epikardialen Katheters 20, so schmiegt sich der epikardiale Katheter 20 gut an die Außenwand der Pulmonalvene 16a an. Die Elektroden 26 bilden hierbei eine Linie. Durch ein geeignetes Steuergerät wird über jeweilige Kabel 36 Elektromagnet 34 für Elektromagnet 34 in der Reihenfolge der Grundkörper 30 erregt. Weist der endokardiale Katheter 18 nur die eine Elektrode 24 auf, so wird die Elektrode 24 nach und nach an unterschiedliche Stellen der äußeren Herzwand 22 angezogen. Wenn dann jeweils nach den Elektromagneten 34 die zugehörigen Elektroden 26 mit elektrischem Potenzial beaufschlagt werden, fließt der Strom über die jeweiligen Elektrode 26 zur Elektrode 24. Gegebenenfalls können auch diejenigen Elektroden zusätzlich mit elektrischem Potenzial beaufschlagt werden, die der Elektrode 24 benachbart sind, deren zugehöriger 34 Elektromagnet 34 zuletzt erregt wurde.
Mit Hilfe der Katheter 18 und 20 lassen sich besonders glatte Linien, also Folgen von Ablationspunkten bilden, von denen beispielsweise jeder Punkt einem Grundkörper 30 mit der zugehörigen Elektrode 26 und dem Elektromagneten 34 entspricht.

Claims

Paar aus einem endokardial einsetzbaren Katheter (18) mit einer Ablations-Elektrode (24) und einem epikardial einsetzbaren Katheter (20) mit einer Ablations-Elektrode (26), wobei einer der Katheter (18) Elektromagnete (34) und der andere der Katheter mindestens ein Gegenelement aufweist, das von den Elektromagneten (34) anziehbar ist, wobei die Elektromagnete (34) und das mindestens eine Gegenelement derart positioniert sind, dass bei einem Anziehen des mindestens einen Gegenelements durch mindestens einen Elektromagneten die Ablations-Elektroden in Nachbarschaft zueinander gelangen, wobei einer der Katheter ein schlauchförmiges Behältnis aufweist, in dem eine Mehrzahl von Grundkörpern (30) angeordnet sind, wobei jeder Grundkörper (30) einen trapezförmigen Querschnitt hat, und wobei an jedem Grundkörper (30) jeweils eine Ablations-Elektrode (24) und ein Elektromagnet (34) angeordnet ist.
Paar nach Anspruch 1, bei dem jeder Elektromagnet (34) und das mindestens eine Gegenelement jeweils so positioniert sind, dass bei einem Anziehen des mindestens einen Gegenelements durch den Elektromagneten durch die Wand (28) eines Herzens hindurch die Ablations-Elektroden (24, 26) auf entgegengesetzten Seiten der Wand zum Anliegen kommen, sodass eine die Elektroden verbindende Linie die Wand (28) senkrecht durchtritt.
Paar nach Anspruch 1 oder 2, wobei jeder Elektromagnet (34) an einem der Katheter dieselbe Relativstellung zur Ablations-Elektrode (24) aufweist wie das entsprechende Gegenelement zur Ablations-Elektrode (26) an einem anderen Katheter.
Paar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem beide Katheter (18, 20) Grundkörper (30) derselben Form aufweisen, an dem die Ablations-Elektroden (24, 26) jeweils an der gleichen Stelle angeordnet sind.
Paar nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das mindestens eine Gegenelement ein ferromagnetisches Metallteil ist.
Paar nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das ferromagnetische Metallteil permanentmagnetisiert ist.
Paar nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das mindestens eine Gegenelement ebenfalls ein Elektromagnet ist.
Paar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem einer Mehrzahl von Ablations-Elektroden (24) jeweils ein Elektromagnet (34) oder ein Gegenelement an dem anderen Katheter (20) zugeordnet ist.
Paar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die beiden Katheter (18, 20) beide an derselben Spannungsquelle angeschlossen sind.
Paar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Grundkörper (30) über Seile (32) miteinander gekoppelt sind, und wobei die Grundkörper (30) ferner so geformt sind, dass sich bei Ziehen an den Seilen (32) eine gekrümmte Form des Katheters (18) ergibt.
Paar nach Anspruch 10, wobei sich bei Ziehen an den Seilen (32) die gekrümmte Form des Katheters (18) passend zu einer Pulmonalvene (16a) ergibt.
Katheter (20) mit einem schlauchförmigen Behältnis und mit einer Mehrzahl von Grundkörpern (30) längs des Behältnisses, an denen jeweils eine Ablations-Elektrode (26) und ein Elektromagnet (34) angeordnet ist, wobei jeder Grundkörper (30) einen trapezförmigen Querschnitt hat.
Katheter (20) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundkörper (30) über zumindest ein Seil (32) miteinander gekoppelt sind und so geformt sind, dass sich bei Ziehen an diesem zumindest einen Seil (32) eine gekrümmte Form des Katheters (20) ergibt.
Katheter nach Anspruch 13, wobei sich bei Ziehen an diesem zumindest einen Seil (32) die gekrümmte Form des Katheters (20) passend zu der Außenwand einer Pulmonalvene (16a) ergibt.