DE60111231T2

DE60111231T2 - Medizinische sonde mit reduzierter anzahl von temperatursensordrähten

Info

Publication number: DE60111231T2
Application number: DE60111231T
Authority: DE
Inventors: R. Robert BURNSIDE; B. Russell THOMPSON; David Dueiri; M. Dennis O'BRIEN
Original assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Current assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: US6979329B2; DE60111231D1; JP2004500957A; EP1299044A1; JP5160716B2; ATE296581T1; CA2413129A1; US20030120271A1; WO2002000129A1; ES2242764T3; US6511478B1; AU2001285769A1; EP1299044B1; WO2002000129A9

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft medizinische Sonden und insbesondere Katheter und chirurgische Sonden, die eine Temperatur-Erfassungs-Funktionalität besitzen.
Hintergrund
Aktuell werden medizinische Sonden wie etwa Katheter und chirurgische Sonden verwendet, um Herz-Abnormalitäten zu behandeln, wie etwa Vorhofflimmern und andere kardiale Arrhythmien. In einer typischen Prozedur werden an einer medizinischen Sonde ein oder mehrere Ablationselemente und ein oder mehrere korrespondierende Temperatursensoren eingesetzt, um therapeutisch Gewebe innerhalb des Herzens in einer kontrollierten Art und Weise abzutragen. In medizinischen Sonden aktuell verwendete Temperatursensoren wie etwa Thermistoren oder Thermoelemente erfordern alle separate, analoge Signal-Aufbereitungsschaltkreise für jeden Sensor, obwohl analog-zu-digital-(A/D)-Wandlerschaltkreise gemultiplext werden können. Thermistoren reagieren auf Änderungen in der Temperatur mit einem gut bekannten Wechsel im Widerstand. Analoge Aufbereitungsschaltkreise, welche verwendet werden, um die Thermistoren mit dem A/D-Wandler zu verbinden, messen den Widerstand des Thermistors und damit die Temperatur des benachbarten Gewebes durch separates Messen der Spannung über jeden Thermistor in Antwort auf einen konstanten Strom. Im Vergleich dazu enthalten Thermoelemente einen Kontaktpunkt unterschiedlicher Metalle, die aufgrund des Teltier-Effekts eine kleine Spannung proportional zu einer Temperatur generieren. Ein analoger Aufbereitungsschaltkreis ist mit jedem Thermoelement verbunden, um das Spannungs-Ausgangssignal zu verstärken und um jedes Rauschen zu reduzieren, das mit einer derartigen Spannung assoziiert ist.
Ferner erfordert die aktuelle Technologie, um derartige Mehrfach-Sensorsonden zu tragen, eine große Anzahl von Drähten, die in einem kleinen und beschränkten Raum des Sondenkörpers enthalten sein müssen, wodurch eine Herstellung von derartigen medizinischen Sonden zunehmend schwierig gemacht wird. Diese Bedingung ist sogar noch ausgeprägter bei Kathetern, deren Durchmesser minimiert sein muss, um zu ermöglichen, dass die Katheter durch das Gefäßsystem von einem Patienten in das Herz eingeführt wird. Die erhöhte Anzahl von Kabeln in Steckern und Verkabelungen macht die Herstellung von Zubehörkabeln, die verwendet werden, um medizinische Mehrfach-Sensorsonden zu tragen, schwieriger und teuerer. Außerdem ist die Verbindungszuverlässigkeit aufgrund der großen Anzahl von Verbindungen reduziert, die erforderlich ist, um ein diskretes Kabel für jeden Temperatursensor zu realisieren.
Unabhängig von der Art des verwendeten Sensors muss der analoge Aufbereitungsschaltkreis für jeden Sensor mit den aktuell erhältlichen Gestaltungen dupliziert werden. Zum Beispiel illustriert 29 ein System aus dem Stand der Technik, welches einen Leistungsgenerator 66 aufweist, der über ein Kabel 55 mit einer medizinischen Sonde 50 verbunden ist. Eine Standardgenerator-Schnittstelle 62 wird verwendet, um das proximale Ende des Kabels 55 mit dem Schaltkreis innerhalb des Generators 66 zu verbinden, und eine Standardsonden-Schnittstelle 62 wird verwendet, um das distale Ende des Kabels 55 mit dem Schaltkreis innerhalb der medizinischen Sonde 50 zu verbinden. Der Leistungsgenerator 66 weist eine Energiequelle 51 (in diesem Fall einen RF-Oszillator) auf, welcher RF-Energie an Ablations- Energieelektroden 53 bereitstellt, die an dem distalen Ende der medizinischen Sonde 50 angeordnet sind. Der Leistungsgenerator 66 weist ferner eine Temperatur-Steuerungseinheit 54 auf (in diesem Fall einen Mikroprozessor), welche mit analogen Temperatursensoren 52 kommuniziert, die an dem distalen Ende der medizinischen Sonde 50 über parallele Sätze von analog-zu-digital-Wandlern 56 und Signalaufbereitern 60 angeordnet sind. Wie illustriert, ist ein separater analog-zu-digital-Wandler 56 und Signalaufbereiter 60 für jeden Temperatursensor 52 erforderlich.
30 illustriert ein anderes System aus dem Stand der Technik, welches einen Leistungsgenerator 68 aufweist, der mit einer medizinischen Sonde 50 über das Kabel 55 verbunden ist. Der Leistungsgenerator 68 unterscheidet sich dahingehend von dem Leistungsgenerator 66, der in 29 gezeigt ist, dass der Leistungsgenerator 68 einen einzelnen analog-zu-digital-Wandler mit Multiplex-Tauglichkeit 58 verwendet, um die Signale von jedem Sensor 52 zu verarbeiten.
Der zusätzliche Schaltkreis, der für jeden Sensor 52 erfordert wird, umfasst im Allgemeinen teuere, integrierte Schaltkreise mit geringem Rauschen. Eine zeitaufwendige Kalibrierung von jedem Eingangssignal während der Herstellung ist ebenfalls typischerweise erforderlich. Als ein Ergebnis steigt die Menge der Schaltkreisduplizierungen mit der Anzahl der Sensoren, die ausgelesen werden müssen, wodurch Systeme mit mehr als einigen Temperatursensoren teuer und unpraktikabel gemacht werden. Auch sind die Ablations-Leistungsgeneratoren, die diese medizinischen Sonden tragen, notwendigerweise in einer nicht optimalen Art und Weise gestaltet. Für eine medizinische Mehrfach-Sensorsonde müssen die Ablations-Leistungsgeneratoren so gestaltet sein, dass sie die Anzahl der angenommenen Sensoren durch ein Bereitstellen von separaten analogen Eingängen für jeden Sensor unterbringen, wie in den 29 und 30 illustriert. Daher muss, wenn derartige Leistungsgeneratoren gestaltet werden, ein Kompromiss zwischen den exzessiven Kosten für ein Bereitstellen von extra Sensoreingängen, um zukünftige Erfordernisse unterzubringen, und dem Risiko der vorzeitigen Veralterung von einem Leistungsgenerator gemacht werden, der zu wenige Sensoreingänge bereitstellt.
Außerdem sind die Sensoren typischerweise zwischen 10 und 50 Fuß von den Ablations-Leistungsgeneratoren entfernt angeordnet, wobei sie durch einen Draht mit feiner Dicke in der medizinischen Sonde selbst und durch ein oder mehrere Kabel mit dazwischen liegenden Verbindungen verbunden sind. Die analogen Spannungen, welche die Temperatur repräsentieren, sind typischerweise klein, insbesondere bei Thermoelementen, bei denen der dynamische Bereich von Interesse gewöhnlich nur 100tel von Mikrovolt ist. Diese analogen Spannungen sind anfällig für elektrisches Rauschen, das durch Ablations-Energie und Quellen von elektromagnetischer Interferenz in der Umgebung induziert wird, von denen einige eine ausreichend hohe Amplitude oder einen ausreichend niedrigen Frequenzbereich haben, dessen Filterung nicht zweckmäßig sein kann.
Konsequenterweise gibt es einen Bedarf, sowohl ein medizinischen Sondensystem bereitzustellen, das eine reduzierte Anzahl von elektrischen Pfaden oder Temperatursensordrähten enthält, als auch ein medizinisches Sondensystem bereitzustellen, das Temperatursensorsignale ausgibt, die ein geringes oder kein Rauschen aufweist.
Das Dokument WO-9600036 beschreibt ein System zum Steuern einer Gewebsablation unter Verwendung von Temperatursensoren.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung ist auf medizinische Sondensysteme, medizinische Sonden, Ablations-Leistungsgeneratoren und Temperatursensorbaugruppen gerichtet, die so konfiguriert sind, dass sie die Anzahl von Drähten verringern, die verwendet wird, um Daten-Ausgangssignale von einer Mehrzahl von Temperatursensoren zu leiten. Die Erfindung ist ebenfalls auf medizinische Sonden gerichtet, die einen oder mehrere digitale Temperatursensoren verwenden, woraus sich ein Temperatur-Erfassungsschaltkreis ergibt, der weniger anfällig für Umgebungsrauschen ist.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist eine medizinische Sonde ein längliches Element mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende auf. Die medizinische Sonde kann jede Sonde sein (z. B. ein Katheter oder eine chirurgische Sonde), die innerhalb des Körpers von einem Patienten platziert werden kann. Die medizinische Sonde weist ferner eine Mehrzahl von Temperatursensoren auf, die von dem distalen Ende des länglichen Elementes getragen werden. Jeder der Temperatursensoren kann digital sein, wobei er in diesem Fall zweckmäßig in einem integrierten Schaltkreis ausgeführt sein kann, der so konfiguriert ist, dass er digitale Daten ausgibt, die repräsentativ für eine gemessene Temperatur sind. Alternativ kann jeder der Temperatursensoren analog sein, wobei er in diesem Fall als Thermistor, Thermoelement, Widerstands-Temperaturdetektoren (RTD) oder eine andere analoge Vorrichtung ausgeführt sein, die so konfiguriert ist, dass sie analoge Daten ausgibt, die repräsentativ für eine gemessene Temperatur sind.
Die medizinische Sonde weist ferner einen gewöhnlichen elektrischen Bus auf, der von dem länglichen Element getragen wird. Der übliche elektrische Bus definiert zwei oder mehr elektrische Pfade, von denen jeder mit einer Mehrzahl von Temperatursensoren verbunden ist. Als nicht beschränkendes Beispiel können die zwei oder mehr elektrischen Pfade drei elektrische Pfade aufweisen, die eine Daten-, eine Erdungsbeziehungsweise eine Energieleitung repräsentieren. Alternativ kann die Energie parasitär auf der Datenleitung erhalten werden, wobei in diesem Fall nur zwei elektrische Pfade benötigt werden. Der gewöhnliche elektrische Bus kann in jedem geeigneten Schaltkreis ausgeführt sein, z. B. zweiadriger Draht, dreiadriger Draht, ein Flexkreislauf oder ein Flexkreislauf/Drahthybrid. Jeder elektrische Pfad kann aus einem einzelnen Draht oder einer Ader gebildet sein, mit der die Temperatursensoren verbunden sind, oder alternativ aus einigen Drähten oder Adern gebildet sein, die zwischen den Temperatursensoren in einer Art Verkettung verbunden sind. In der bevorzugten Ausführungsform weist die medizinische Sonde einen Handgriff auf, der an dem proximalen Ende des länglichen Elementes montiert ist. Der Handgriff weist eine Schnittstelle zum Verbinden der zwei oder mehreren elektrischen Pfade mit einem Kabel auf, das eine Verbindung zwischen der medizinischen Sonde und einer Konsole bereitstellt, wie etwa einem Ablations-Leistungsgenerator.
Durch eine Verwendung eines gewöhnlichen elektrischen Bus können die Temperatursensordaten von allen Temperatursensoren unter Verwendung einer minimalen Anzahl von elektrischen Pfaden innerhalb der medizinischen Sonde geleitet werden. Der gewöhnliche elektrische Bus kann sich durch das längliche Element hindurch erstrecken, wobei er direkt mit den Temperatursensoren verbunden ist, wobei in diesem Fall die Anzahl von elektrischen Pfaden reduziert werden kann, die sich durch die medizinische Sonde sowie durch das Verbindungskabel hindurch erstrecken. Alternativ kann der gewöhnliche elektrische Bus an dem proximalen Ende der medizinischen Sonde angeordnet sein und indirekt mit den Temperatursensoren durch einen zweiten elektrischen Bus verbunden sein, wobei in diesem Fall die Anzahl von elektrischen Pfaden, die sich durch das Verbindungskabel erstrecken, reduziert sein kann.
In der bevorzugten Ausführungsform ist die medizinische Sonde eine Ablationssonde, die eine oder mehrere Elektroden aufweist, die von dem distalen Ende des länglichen Elementes getragen werden. In diesem Fall können die Temperatursensoren benachbart zu den Elektroden angeordnet sein, um Temperaturmessungen des Gewebes während des Ablationsprozesses bereitzustellen. Als nicht-beschränkendes Beispiel können die eine oder die mehreren Elektroden als eine segmentierte Elektrode ausgeführt sein, eine elektrisch leitende Ballonelektrode, eine Mikroporen-Ballonelektrode oder eine ballonaktivierte Streifenelektrodenanordnung. Wenn segmentiert, können die Elektroden z. B. feste, leitfähige Ringelektroden, spiralförmige Spulenelektroden, Bandelektroden und aufgedruckte Elektroden sein. Die eine oder mehreren Elektroden können ebenfalls eine Spitzenelektrode aufweisen. Bei einer Ablationssonde sind die Temperatursensoren vorzugsweise zwischen den korrespondierenden Elektroden und dem länglichen Element in Kontakt mit den Elektroden angeordnet. Alternativ kann das Profil der medizinischen Sonde weiter reduziert sein durch ein Montieren der Temperatursensoren in angeschrägten Öffnungen, die in den korrespondierenden Elektroden ausgebildet sind und damit in einer bündigen Art und Weise angeordnet sind. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist die Temperatursensor-Unterbaugruppe eine Mehrzahl von Temperatursensoren und einen gewöhnlichen elektrischen Bus mit zwei oder mehr Drähten auf, von denen jeder mit der Mehrzahl von Temperatursensoren verbunden ist. In der bevorzugten Ausführungsform sind die zwei oder mehr Drähte per Laser abisoliert, um Berührungspunkte für die Mehrzahl von Temperatursensoren freizulegen. Die Temperatursensor-Unterbaugruppe kann in jedem geeigneten Schaltkreis ausgeführt sein, z. B. zweiadriger Draht, dreiadriger Draht, Flex-Schaltkreis oder Flex-Schaltkreis/Drahthybrid. Jeder der Temperatursensoren kann digital sein, wobei er in diesem Fall zweckmäßigerweise in einem integrierten Schaltkreis ausgeführt sein kann, der so konfiguriert ist, dass er digitale Daten ausgibt, die eine gemessene Temperatur repräsentieren. Alternativ kann jeder der Temperatursensoren analog und mit einem Multiplex-Schaltkreis assoziiert sein, wobei er in diesem Fall als ein Thermistor, als Thermoelement, Widerstands-Temperaturdetektor (RTD) oder als andere analoge Vorrichtung ausgeführt sein kann, die so konfiguriert ist, dass sie analoge Daten ausgibt, die eine gemessene Temperatur repräsentieren. Die Temperatursensor-Unterbaugruppe kann in jeder Baugruppe oder jedem System verwendet werden, das eine Mehrzahl von benachbarten Temperatursensoren erfordert. Derartige Baugruppen können medizinische Sonden umfassen, sind allerdings nicht darauf beschränkt.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist eine medizinische Sonde ein längliches Element und einen oder mehrere Temperatursensor-Unterbaugruppen auf, die von dem länglichen Element getragen werden. Jede von den einen oder mehreren Temperatursensoren-Unterbaugruppen weist eine Mehrzahl von Temperatursensoren und einen üblichen elektrischen Bus auf, der mit der Mehrzahl von Temperatursensoren verbunden ist. Die Temperatursensor-Unterbaugruppen können unterschiedlich auf dem länglichen Element konfiguriert sein. Als ein nicht beschränkendes Beispiel kann eine einzelne Temperatursensor-Unterbaugruppe sich entlang einer Seite des länglichen Elementes erstrecken. In einer anderen Ausführungsform können zwei Temperatursensor-Unterbaugruppen sich entlang entgegengesetzter Seiten des länglichen Elementes erstrecken. In noch einer anderen Ausführungsform kann sich eine einzelne Temperatursensor-Baugruppe in einer Spiralform entlang dem länglichen Element erstrecken. In noch einer anderen Ausführungsform kann sich eine Temperatursensor-Baugruppe in Form eines Ring Temperatur-Baugruppe sein, die sich um das längliche Element herum erstreckt. Um das Profil der medizinischen Sonde zu minimieren, können die eine oder die mehreren Temperatursensor-Unterbaugruppen in einer oder mehreren Vertiefungen angeordnet sein, die an dem länglichen Element aufgebildet sind. In der bevorzugten Ausführungsform ist die medizinische Sonde eine medizinischen Ablationssonde, die eine oder mehrere Elektroden aufweist, wobei in diesem Fall die Temperatur-Sensoren benachbart zu der einen oder mehreren Elektroden angeordnet sind.
In der bevorzugten Ausführungsform weist das längliche Element einen länglichen Schlauch mit einem inneren Lumen auf, wobei in diesem Fall jeder Datenbus sich in das innere Lumen hinein durch Öffnungen erstrecken kann, die durch den länglichen Schlauch hindurch gemacht sind. Derartige Öffnungen können verwendet werden, um einfach jeden Datenbus von dem Äußeren des Schlauchs durch das innere Lumen zurück zu dem proximalen Ende der medizinischen Sonde zu führen. Diese Öffnungen können ebenfalls verwendet werden, um die Temperatursensoren an gegenüberliegenden Seiten des länglichen Elementes zu verbinden. Zum Beispiel können sich abwechselnde Temperatursensoren von einem der Temperatursensor-Unterbaugruppen auf entgegengesetzten Seiten des Schlauchs montiert sein, wobei der Datenbus das innere Lumen durch Öffnungen durchquert, die in dem Schlauch auf gegenüberliegenden Seiten davon ausgebildet sind. Die Öffnungen können auch verwendet werden, um eine Spannungsentlastung in jedem Datenbus bereitzustellen, wodurch der medizinischen Sonde ermöglicht wird, sich zu biegen, ohne Schäden an den Temperatursensor-Unterbaugruppen zu verursachen. Zum Beispiel kann die Mehrzahl von Temperatursensoren auf einer äußeren Oberfläche des Schlauchs montiert sein und der Datenbus kann innerhalb des inneren Lumen durch Paare von Öffnungen in Schleifen gelegt sein, die zwischen den Temperatursensoren durch den Schlauch hindurch ausgebildet sind.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung weist eine medizinische Sonde ein längliches Element mit einem distalen Ende auf, das eine Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren trägt. Jeder der digitalen Temperatursensoren ist so konfiguriert, dass er ein digitales Signal ausgibt, das eine gemessene Temperatur repräsentiert. Auf diese Art und Weise ist die Temperatur-Erfassungsfähigkeit der medizinischen Sonde weniger anfällig für Umgebungsrauschen. Die digitalen Temperatursensoren können zweckmäßigerweise in einem integrierten Schaltkreis ausgeführt sein. Die medizinische Sonde weist ferner einen üblichen elektrischen Bus auf, der sich durch das längliche Element hindurch erstreckt und der zwei oder mehr elektrischen Pfade definiert, von denen jeder mit der Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren verbunden ist. Die zwei oder mehr elektrischen Pfade können eine Datenleitung und eine Erdungsleitung definieren. Die Datenleitung kann optional von den digitalen Temperatursensoren in einer parasitären Art und Weise als eine Energieleitung verwendet werden. In der bevorzugten Ausführungsform besitzt die Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren eine einzige digitale Adresse, wodurch ermöglich wird, dass individuell Temperaturdaten von jedem der individuellen digitalen Temperatursensoren über den gewöhnlichen elektrischen Bus erhalten werden können. In der bevorzugten Ausführungsform ist die medizinische Sonde eine medizinische Ablationssonde, die eine oder mehrere Elektroden aufweist, wobei in diesem Fall die Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren benachbart zu der einen oder der mehreren Elektroden angeordnet sind, um den Gewebe-Abtrageprozess zu erleichtern.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung weist eine medizinische Sonde ein längliches Element mit einem distalen Ende auf, das einen digitalen Temperatursensor trägt. Der digitale Temperatursensor kann zweckmäßigerweise als ein integrierter Schaltkreis ausgeführt sein. Die medizinische Sonde weist ferner einen elektrischen Bus auf, der sich durch das längliche Element hindurch erstreckt und mit dem digitalen Temperatursensor verbunden ist. In der bevorzugten Ausführungsform weist der elektrische Bus eine Datenleitung und eine Erdungsleitung auf. Der digitale Temperatursensor kann vorteilhafter Weise die Datenleitung als eine Energieleitung in einer parasitären Art und Weise verwenden. Die medizinische Sonde kann eine medizinische Ablationssonde sein, die eine Elektrode aufweist, wobei in diesem Fall der digitale Temperatursensor benachbart zu der Elektrode angeordnet ist.
Gemäß eines sechsten Aspektes der Erfindung weist ein Temperatur-Erfassungs-Ablationssystem eine medizinische Sonde, ein Kabel und einen Ablations-Leistungsgenerator auf. Die Art des Ablations-Leistungsgenerators, die in dem System implementiert sein kann, weist z. B. einen RF-Ablations-Leistungsgenerator, einen Mikrowellen-Ablations-Leistungsgenerator, einen Ultraschall-Ablations-Leistungsgenerator und eine Kryo-Ablations-Leistungsgenerator auf. Die medizinische Sonde weist ein längliches Element mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende auf. Die medizinischen Sonde weist ferner zumindest einen Elektrode und eine Mehrzahl von Temperatursensoren auf (z. B. digitale Sensorchips), welche durch das distale Ende des länglichen Elementes getragen werden. Die medizinischen Sonde weist ferner Ablations-Leitungen auf, die sich durch das längliche Element erstrecken und mit der zumindest einen Elektrode verbunden sind. Die medizinischen Sonder weist ferner einen gewöhnlichen elektrischen Bus auf, der durch das längliche Element getragen wird. Der gewöhnliche elektrische Bus definiert zwei oder mehr elektrische Pfade, von denen jeder mit der Mehrzahl von Temperatursensoren verbunden ist. Der gewöhnliche elektrische Bus kann sich durch das längliche Element erstrecken und direkt mit den Temperatursensoren verbunden sein oder alternativ innerhalb des proximalen Endes von dem länglichen Element angeordnet sein, wobei in diesem Fall ein zwischenliegender elektrischer Bus den gewöhnlichen elektrischen Bus indirekt mit den Temperatursensoren verbinden kann.
Der Ablations-Leistungsgenerator ist durch das Kabel mit der medizinischen Sonde verbunden. In dieser Hinsicht ist der Ablations-Leistungsgenerator so konfiguriert, dass er Temperaturdaten von der Mehrzahl von Temperatursensoren empfängt und kontrollierbar Energie an die zumindest eine Elektrode basierend auf den empfangenen Temperaturdaten überträgt. In der bevorzugten Ausführungsform weist die medizinische Sonde einen Handgriff auf, der von dem proximalen Ende des länglichen Elementes getragen wird. Der Handgriff trägt eine Schnittstelle, um das Kabel mit den Ablationsleitungen und dem gewöhnlichen elektrischen Bus zu verbinden.
Gemäß eines siebten Aspekts der Erfindung wird ein Ablations-Leistungsgenerator bereitgestellt zum Zuführen von Ablationsenergie zu einer medizinischen Sonde. Der Ablations-Leistungsgenerator weist eine Energiequelle und eine Temperatur-Steuerungsschaltkreis auf. Die Energiequelle ist geeignet, Ablationsenergie zu Ablationselementen zuzuführen, die an der medizinischen Sonde angeordnet sind, und kann die Form von z. B. einer RF-Energiequelle, einer Kryo-Ablations-Energiequelle oder einer Ultraschall-Energiequelle annehmen. Der Temperatur-Steuerungsschaltkreis ist so gestaltet, dass er mit den digitalen Temperatursensoren kommuniziert, die auf der Sonde angeordnet sind, und kann zum Beispiel einen Mikroprozessor aufweisen.
Der Leistungsgenerator weist vorzugsweise eine Schnittstelle auf, die dem Generator ermöglicht, zu einem Kabel und danach zu der Sonde zu passen. Die Schnittstelle versetzt den Leistungsgenerator und speziell den Temperatur-Steuerungsschaltkreis des Leistungsgenerators in die Lage, digitale Daten von der Schnittstelle aufzunehmen. In einer Ausführungsform ist der Leistungsgenerator so konfiguriert, dass er mit einer medizinischen Sonde kommuniziert, die eine Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren aufweist. In dieser Ausführungsform weist der Leistungsgenerator eine Schnittstelle auf, die so konfiguriert ist, dass sie seriell digitale Daten von der Mehrzahl von digitalen Sensoren aufnimmt, wobei in diesem Fall der Temperatur-Steuerungsschaltkreis so gestaltet ist, dass er die digitalen Daten von der Schnittstelle empfängt.
Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung wird ein Ablations-Leistungsgenerator bereitgestellt, der für die Verwendung mit einer medizinischen Sonde gestaltet ist, die zumindest ein Ablationselement und eine Mehrzahl von Temperatursensoren aufweist, die an einem gewöhnlichen Datenbus angeordnet sind. Die Temperatursensoren können entweder digitale oder analoge Sensoren sein. Der Leistungsgenerator ist so konfiguriert, dass er dem Ablationselement Ablationsenergie zuführt. Der Leistungsgenerator weist ferner einen Temperatur-Steuerungsschaltkreis auf, der mit den Temperatursensoren kommuniziert, die an dem gewöhnlichen Datenbus angeordnet sind.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden hierin detaillierter beschrieben.
Die Erfindung ist in dem anhängenden Satz Ansprüche definiert.
Beschreibung der Zeichnungen
1 illustriert eine Ausführungsform eines katheterbasierten Systems, das gemäß der Erfindung konstruiert ist.
2 illustriert ein chirurgisches sondenbasiertes System, das gemäß der Erfindung konstruiert ist.
3 ist ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines elektrischen Schaltkreises, der in einem medizinischen Sondensystem implementiert ist, wobei digitale Temperatursensoren mit einem Leistungsgenerator über gewöhnliche elektrische Pfade verbunden sind, die in der medizinischen Sonde und einem Verbindungskabel angeordnet sind.
4 ist ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines elektrischen Schaltkreises, der in einem medizinischen Sondensystem implementiert ist, wobei digitale Temperatursensoren mit einem Leistungsgenerator über gewöhnliche elektrische Pfade verbunden sind, die nur in dem Verbindungskabel angeordnet sind.
5a ist eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Temperatursensor-Unterbaugruppe, die gemäß der Erfindung konstruiert ist.
5b ist eine Seitenansicht der Temperatursensor-Unterbaugruppe aus 5a.
5c ist eine Draufsicht der Temperatursensor-Unteranordnung aus 5a, die insbesondere die offengelegten Regionen zeigt, auf welchen die Temperatursensoren montiert sind.
6a ist eine Bodenansicht eines digitalen Temperatursensor-Chips, der in dem Temperatursensor-Unterbaugruppe verwendet wird, die in 5a dargestellt ist.
6b ist eine Seitenansicht des digitalen Temperatursensor-Chips aus 6a.
7 ist eine Ausführungsform eines Flex/Schaltkreis-Hybrid-Temperatursensor-Unterbaugruppe, die gemäß der Erfindung konstruiert ist.
8 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines Sondenkörpers, der die Temperatursensor-Unterbaugruppe aus 5a aufnimmt.
9 ist eine Längsschnittansicht des Sondenkörpers aus 8 entlang der Linie 9-9.
10 ist einer perspektivische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines Sondenkörpers, der die Temperatursensor-Unterbaugruppe aus 5a aufnimmt.
11 ist eine Längsschnittansicht des Sondenkörpers aus 10 entlang der Linie 11-11.
12 ist eine perspektivische Ansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform eines Sondenkörpers, der zwei von den Temperatursensor-Unterbaugruppen aus 5a aufnimmt.
13 ist eine Längsschnittansicht des Sondenkörpers aus 12 entlang der Linie 13-13.
14 ist eine perspektivische Ansicht einer vierten bevorzugten Ausführungsform eines Sondenkörpers, der zwei von den Temperatursensor-Unterbaugruppen aus 5a aufnimmt.
15 ist eine Längsschnittansicht des Sondenkörpers aus 14 entlang der Linie 15-15.
16 ist eine perspektivische Ansicht einer fünften bevorzugten Ausführungsform eines Sondenkörpers, der die Temperatursensor-Unterbaugruppe aus 5a aufnimmt.
17 ist eine perspektivische Ansicht einer sechsten bevorzugten Ausführungsform eines Sondenkörpers, der die Temperatursensor-Unterbaugruppe aus 5a aufnimmt.
18 ist eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht des Sondenkörpers aus 17.
19 ist eine Querschnittsansicht einer Elektrodenspitzenanordnung, die in dem Sondenkörper aus 17 eingesetzt wird, entlang der Linie 19-19.
20 ist eine perspektivische Ansicht einer siebten bevorzugten Ausführungsform eines Sondenkörpers, der die Temperatursensor-Unterbaugruppe aus 5a aufnimmt.
21 ist eine Querschnittsansicht einer Elektroden-Spitzenanordnung, die in dem Sondenkörper aus 20 eingesetzt wird, entlang der Linie 21-21.
22 ist eine perspektivische Ansicht einer achten bevorzugten Ausführungsform eines Sondenkörpers, der die Temperatursensor-Unterbaugruppe aus 5a aufnimmt.
23 ist eine Querschnittsansicht des Sondenkörpers aus 22 entlang der Linie 23-23.
24 ist ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines elektrischen Schaltkreises, der in einem medizinischen Sondensystem implementiert ist, wobei digitale oder analoge Temperatursensoren mit einem Leistungsgenerator über gewöhnliche elektrische Pfade verbunden sind, die in der medizinischen Sonde und einem Verbindungskabel angeordnet sind.
25 ist eine exemplarische Wellenform eines Temperaturdaten-Ausgangssignals von der analogen Version des elektrischen Schaltkreises auf 24.
26 ist ein schematisches Diagramm einer alternativen bevorzugten Ausführungsform eines elektrischen Schaltkreises, der in einem medizinischen Sondensystem implementiert ist, wobei die Temperatursensoren mit einem Leistungsgenerator über gewöhnliche elektrischen Pfade verbunden sind, die in der medizinischen Sonde und einem Verbindungskabel angeordnet sind.
27 ist eine exemplarische Wellenform eines Temperaturdaten-Ausgangssignals von dem elektrischen Schaltkreis aus 26.
28 ist ein schematisches Diagramm einer alternativen bevorzugten Ausführungsform eines elektrischen Schaltkreises, der in einem medizinischen Sondensystem implementiert ist, wobei Temperatursensoren mit einem Leistungsgenerator über gewöhnliche elektrische Pfade verbunden sind, die in der medizinischen Sonde und einem Verbindungskabel angeordnet sind.
29 ist ein schematisches Diagramm eines Leistungsgenerators und eines medizinischen Sondensystems aus dem Stand der Technik.
30 ist ein schematisches Diagramm eines anderen Leistungsgenerators und eines medizinischen Sondensystems aus dem Stand der Technik.
Detaillierte Beschreibung
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das System der Erfindung anwendbar auf medizinische Sonden wie etwa Katheter und chirurgische Sonden, die auf Temperatur-Rückkopplung basieren, um eine Ablationstherapie zu regeln. Hierbei kommunizieren Temperatursensoren, die an dem distalen Ende eines Sondenkörpers angeordnet sind, die Temperaturmessungen des Zielgewebes zu einem Ablations-Leistungsgenerator. Derartige Tempraturmessungs-Kommunikationen werden vorzugsweise digital bewerkstelligt, um die darin liegenden Vorteile wie etwa Rauschwiderstand und Einfachheit der Herstellung zu nutzen, kann aber alternativ durch analoge Mittel bewerkstelligt werden. Mehrfach-Temperatursensoren werden vorzugsweise parallel an dem distalen Ende der Sonde miteinander verbunden, um die Anzahl von Kabeln zwischen den Temperatursensoren und den Leistungsgenerator zu reduzieren. Alternativ werden die Mehrfach-Temperatursensoren parallel mit einer Schnittstelle verbunden, die in dem Handgriff der Sonde angeordnet ist, um die Anzahl von Kabel zwischen dem Handgriff der Sonde und dem Leistungsgenerator zu reduzieren. Elektroden werden an dem distalen Ende des Sondenkörpers getragen und sind in operativen Kontakt mit den Sensoren, um die Ablationsenergie von dem Leistungsgenerator zu steuern und Läsionen an dem Zielgewebe zu bilden.
Allgemeine Systemstruktur
Mit Bezug auf 1 ist ein kathederbasiertes System 100' illustriert, das gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. Das System 100' weist einen Katheter 102' und einen Leistungsgenerator 104 auf, welche durch ein Kabel 106 miteinander verbunden sind. Der Katheter 102' weist einen Handgriff 108 und einen länglichen Katheterkörper 110' auf. Der Katheterkörper 110' hat ein proximales Ende, welches in einer geeigneten Art und Weise mit dem Handgriff 108 verbunden ist, und ein distales Ende, welches eine Mehrzahl von segmentierten Elektroden 112 trägt (in diesem Fall 3), welche gestaltet sind, um dem Zielgewebe Ablationsenergie zuzuführen. Wie es im weiteren Detail unten beschrieben werden wird, kann die Anzahl und die Art der Elektroden variieren, die von dem Katheterkörper 110' getragen werden. Das distale Ende des Katheterkörpers 110' trägt ferner eine Mehrzahl von korrespondierenden Temperatursensoren 114 (in diesem Fall 6), welche im Zusammenhang mit den Elektroden 112 arbeiten, um dem Leistungsgenerator 104 Temperaturmessungen von dem Körpergewebe während des Ablationsprozesses bereitzustellen. Vorzugsweise sind, um eine Genauigkeit in der Messung sicherzustellen, die Sensoren 114 so konfiguriert, dass sie so nah wie möglich an dem zu erhitzenden Gewebe sind, wie es im weiteren Detail unten beschrieben werden wird.
Obwohl die Elektroden 112 als segmentierte Elektroden dargestellt sind, sollte die Erfindung nicht darauf limitiert sein. Zum Beispiel kann eine einzelne Spitzenelektrode mit der Erfindung eingesetzt werden, welche im weiteren Detail unten diskutiert werden wird. Andere Elektroden, wie etwa elektrisch leitenden Ballonelektroden, Mikroporen-Ballonelektroden und ballonaktivierte, gestreifte Elektrodenstrukturen können ebenfalls mit der Erfindung eingesetzt werden. Bevorzugte Ausführungsformen von elektrisch leitfähigen Ballonelektroden und korrespondierende Verfahren der Herstellung werden im US Patent Nr. 5,891,136 von McGee et al. Beschrieben, das am 12. April 1996 eingereicht wurde. Bevorzugte Ausführungsformen von Mikroporen-Ballonelektroden und korrespondierende Verfahren der Herstellung werden im US Patent 5,840,076 von Swansen et al. Beschrieben, das am 12. April 1996 eingereicht wurde. Bevorzugte Ausführungsformen von ballonaktivierte, gestreiften Elektrodenstrukturen werden in der zusammenhängenden US Anmeldung Seriennummer 09/032,226 von Wain et al. beschrieben, die am 27. Februar 1998 eingereicht wurde.
In der in 1 illustrierten Ausführungsform werden ein Zugdraht 116 und ein Zugdraht-Manipulator 118 bereitgestellt, die einen Bediener des Katheters 102' in die Lage versetzt, den Katheterkörper 110' zu biegen, um den Katheterkörper 110' in einer Körperhöhle optimal zu positionieren. Die Enden des Zugdrahts 116 sind jeweils mit der distalen Spitze des Katheterkörpers 110' und dem Handgriff 108 verbunden. Alternativ kann der Katheter 102' mit einem Steuerungsmechanismus ausgestattet sein, wie etwa dem, der im US Patent Nr. 5,254,088 von Lundquist et al. offenbart ist. Der Katheterkörper 110' ist vorzugsweise aus einem extrudierten Polymer, einem elektrisch nicht leitfähigen Material wie etwa Polyethylen oder Polyuretan hergestellt, was dem Katheterkörper 110' ermöglicht, gebogen zu werden, um verschiedene gekrümmte Formen anzunehmen. Vorzugsweise ist in dem Katheterkörper 110' ein Stützelement (nicht dargestellt) angeordnet, um eine weitere Festigkeit bereitzustellen, wodurch dem Katheterkörper 110' ermöglicht wird, kontrollierbar gebogen zu werden, um zu dem für eine Ablation anvisierten Gewebe zu passen.
Das Kabel 106 ermöglicht dem Katheter 102', mit dem Leistungsgenerator 104 über Stecker (nicht dargestellt) zu interagieren, und es erstreckt sich von dem proximalen Ende des Handgriffs 108 von dem Katheter 102' aus. In dieser Ausführungsform ist das Kabel 106 elektrisch mit proximalen Ablationsleitungen 120 und einem proximalen gewöhnlichen Datenbus 121 verbunden, die in dem Handgriff 108 angeordnet sind. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Leitungen 120 und der Bus 121, die in dem Handgriff 108 angeordnet sind, aus dem distalen Enden der Drähte innerhalb des Kabels 106 ausgebildet, können allerdings alternativ separat von dem Kabel sein, wobei in diesem Fall die proximalen Enden der Kabeldrähte geeignet mit den Leitungen 120 und dem Bus 121 verbunden sein können. Der Katheterkörper 110' weist ferner distale Ablationsleitungen 122 auf, welche sich über die Länge des Katheterkörpers 110' erstrecken und die distal mit den Elektroden und proximal mit den proximalen Ablationsleitungen 122 über eine Sondenschnittstelle 126 verbunden sind. Der Katheter weist auch einen distalen gewöhnlichen Datenbus 124 auf, welcher sich auch über die Länge des Katheterkörpers 110' erstreckt und der distal mit den Temperatursensoren 112 und proximal mit den proximalen gewöhnlichen Datenbus 121 über die Schnittstelle 126 verbunden ist. Die Schnittstelle 126 kann als jede geeignete Vorrichtung ausgeführt sein, die eine Verbindung zwischen Kabeln schafft, z. B. eine gedruckte Schaltkreisplatine oder ein Verbinder. Die Anordnung der Leitungen 120, 122 und der Busse 121, 124 wird im weiteren Detail unten beschrieben werden.
Der Ablations-Leistungsgenerator 104 ist vorzugsweise ein Hochfrequenz (RF) Generator. Jedoch kann jeder geeignete Ablations-Leistungsgenerator 104 eingesetzt werden, inklusive zum Beispiel ein Mikrowellengenerator, ein Ultraschallgenerator, ein Kryo-Ablationsgenerator und ein Laser- oder ein anderer optischer Generator. In einer Ausführungsform führt der Ablations-Leistungsgenerator 104 Hochfrequenzenergie dem Katheter 102' in einer kontrollierten Art und Weise zu. Hierzu weist der Leistungsgenerator 104 einen Mikroprozessor 146 (in den 3 und 4 dargestellt), welcher die Menge der Ablationsenergie steuert, die durch eine Energiequelle 148 (ebenfalls in den 3 und 4 dargestellt) den Elektroden 112 zugeführt wird, und eine Generatorschnittstelle 151 zum Ermöglichen der Eingabe von Temperatur-Erfassungsdaten von den Temperatursensoren 114 in den Mikroprozessor 146 auf. Der Mikroprozessor 148, die Energiequelle 148 und die Generatorschnittstelle 151 werden im weiteren Detail unten beschrieben werden.
Das Kabel 106 stellt eine Verbindung zwischen der Sondenschnittstelle 126 der Sonde 102 und der Generatorschnittstelle 151 des Leistungsgenerators 104 bereit.
Ein Arzt oder ein anderer Bediener kann den Leistungsgenerator 104 betätigen, um kontrollierbar Ablationsenergie einem Zielgewebe zuzuführen. Insbesondere weist der Leistungsgenerator 104 Sollwertparameter auf, welche eingestellt werden können, wenn der Leistungsgenerator 104 im Bereitschaftsmodus ist. Die Sollwertparameter weisen unter anderem die Höhe der Ablationsenergie, die dem Gewebe zugeführt werden soll, die gewünschte Gewebetemperatur und die Dauer der Ablationsenergie-Zuführung auf.
Hierzu wird die Ablationsenergie, die durch den Leistungsgenerator 104 zugeführt wird, unter Verwendung eines Energiesteuerungs-Eingangssignals 128 gesetzt. Die tatsächliche Ablationsenergie, die durch den Leistungsgenerator 104 zugeführt wird, wird durch einen Leistungsmesser 130 wiedergegeben. Während einer Ablationsenergie-Zuführung stellt der Leistungsgenerator 104 die Energieabgabe ein, um eine tatsächlich gemessene Temperatur bei dem Temperatursollwert beizubehalten. Die gewünschte Temperatur, der das abgetragene Gewebe ausgesetzt wird, wird unter Verwendung eines Temperatursteuerungs-Eingangssignals 132 gesetzt. Die tatsächliche Temperatur, der das abzutragende Gewebe ausgesetzt ist und welches von den Temperatursensoren 114 erhalten wird, wird durch eine Temperaturanzeige 134 wiedergegeben. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Sensoren 114 gestaltet, um automatisch die Temperaturdaten in ein angemessenes Temperaturformat umzuwandeln, bevor die Daten zu dem Leistungsgenerator 104 übertragen werden. Alternativ wandelt der Mikroprozessor die Temperaturdaten, die von den Sensoren 114 erhalten werden, in eine geeignete Temperatur-Messungseinheit um, wie etwa Celsius oder Fahrenheit. Die Energie, die den Sensoren 114 zugeführt wird, ergibt vorzugsweise einen relativ geringen Strompegel, z. B. unter 10 μA, um eine Stromzufuhr zu vermeiden, welche sich als gefährlich für den Patienten herausstellen würde.
Wenn der Leistungsgenerator 104 mit einem Katheter 102' verwendet wird, kann die gewünschte Dauer der Ablationsenergie gesteuert sein. Die gewünschte Dauer der Ablationsenergie-Zuführung, die angelegt wird, wird unter Verwendung eines Timers 136 gesetzt. Ein Zähler 138 verfolgt die abgelaufene Zeit von der anfänglichen Zuführung der Ablationsenergie an das Gewebe und zählt von Null bis zur Sollwertdauer. Wenn ein Verlust des Kontaktes mit dem Gewebe detektiert wird, stoppt der Zähler 138. Ein Kontakt zwischen den Elektroden 112, die an dem Katheterkörper 110' angeordnet sind, wird mit einem Impedanzmesser 140 gemessen. Der Leistungsgenerator 104 weist einen Ablationsenergie-Steuerknopf 142 auf, welcher den Leistungsgenerator 104 in einen Zuführmodus versetzt, wenn er in einer Energie"Ein"Orientierung gedrückt wird. Wenn er in dem Zuführmodus ist, führt der Leistungsgenerator 104 Ablationsenergie dem Gewebe zu, das im Kontakt mit den Elektroden 112 ist, bis der Zähler, angezeigt durch den Zähler 138, die Sollwertdauer erreicht oder bis der Energie-Steuerknopf 142 in die Energie"aus"Orientierung gedrückt wird.
In der illustrierten Ausführungsform arbeitet das System 100' in einem monopolaren Modus. Um korrekt in diesem Modus zu arbeiten, weist das System 100' eine Haut-Ansetzelektrode auf, die als eine indifferente zweite Elektrode 144 separat von dem Katheter 102' und seinen Elektroden 112 dient. Bei einer Verwendung wird eine indifferente Elektrode 144 an dem Rücken des Patienten oder an einem anderen äußeren Hautbereich angelegt. Wenn in dem monopolaren Modus betätigt, wird Ablationsenergie zwischen einer der Elektroden 112 und der indifferenten Elektrode 144 emitiert. Alternativ wird das System 100' in einem bipolaren Modus betätigt, wobei in diesem Fall Ablationsenergie zwischen zwei von den Elektroden 112 emitiert wird, wodurch der Bedarf einer indifferenten Elektrode 144 separat von dem Katheter 102' entfällt.
Weitere Details über die Verwendung und Struktur eines RF-Leistungsgenerators sind im US Patent Nr. 5,383,874 von Jackson et al. offenbart, das am 13. November 1992 eingereicht wurde.
Im Bezug auf 2 wird ein chirurgisches sondenbasiertes System 102' beschrieben, das gemäß der Erfindung konstruiert ist. Das chirurgische Sondensystem 102' ist ähnlich dem katheterbasierten System 100', das oben beschrieben wurde, und in sofern, dass die Komponenten von beiden Systemen ähnlich sind, wurden identische Bezugszeichen vergeben. Das System 102' unterscheidet sich von dem System 100' dahingehend, dass es eine chirurgische Sonde 102' statt einem Katheter 102' aufweist. Die chirurgische Sonde 102'' weist einen chirurgischen Sondenkörper 110'' und einen Handgriff 109 auf. Der chirurgischen Sondenkörper 110'' weist einen relativ kurzen, relativ steifen Schaft 111, an welchem der Handgriff 109 geeignet montiert ist, und einen distalen Abschnitt 113 auf. Der Schaft 111 kann von etwa 4 Inch bis 18 Inch lang sein und ist vorzugsweise etwa 6–8 Inch lang. Der distale Abschnitt 113 kann von etwa 1 bis 10 Inch lang sein und ist vorzugsweise etwa 4–6 Inch lang. Das chirurgische Sondensystem 102' ist insbesondere nützlich, weil es leicht während einer offenen Herzchirurgie oder durch einen Εinführzugang wie etwa einen Trokar in den Patienten eingeführt werden kann. Zusätzliche Informationen bezüglich chirurgischer Sonden können in der US Anmeldung Seriennummer 09/072,872 gefunden werden, die am 5. mai 1998 eingereicht wurde.
Ein Interaktion zwischen der chirurgischen Sonde 102'' und dem Ablations-Leistungsgenerator 104 ist ähnlich zu der oben beschriebenen zwischen dem Katheter 102' und dem Ablations-Leistungsgenerator 104, mit der Ausnahme, dass die Dauer der Ablationsenergie nicht gesetzt werden kann, wenn die chirurgische Sonde 102'' verwendet wird. Deshalb wird zum Zweck der Kürze eine solche Betätigung nicht wiederholt. Im folgenden werden alle Bezüge auf ein medizinisches Sondensystem 100 sein, welches sowohl das Kathetersystem 100' als auch das chirurgische Sondensystem 102' sowie jede andere Art von medizinischen sondenbasierten Systemen einschließt. Zum Beispiel schließen alle weiteren Bezüge auf die medizinische Sonde 102 sowohl den Katheter 102' als auch die chirurgische Sonde 102'' ein. Entsprechend umfassen alle weiteren Bezüge auf den Sondenkörper 110 sowohl den Katheterkörper 110' als auch den chirurgischen Sondenkörper 110''.
Gewöhnliche Datenbusse
In 3 ist eine schematische Illustration des elektrischen Systems in dem medizinischen Sondensystem 100 dargestellt. In dieser Ausführungsform des elektrischen Systems ist ein Mikroprozessor 146 dargestellt, der mit Mehrzahl von Temperatursensoren 114 über den proximalen gewöhnlichen Datenbus 121, die Sondenschnittstelle 126 und den distalen gewöhnlichen Datenbus 124 verbunden ist, wodurch dem Mikroprozessor 146 ermöglicht wird, Temperaturdaten von dem Temperatursensoren 114 zu erhalten.
Wie es im weiteren Detail unten beschrieben werden wird, sind die Temperatursensoren 114 vorzugsweise digitale Temperatursensoren, von denen jeder in einem integrierten Schaltkreis ausgeführt ist. Als Ergebnis davon kann der Mikroprozessor 146 digitale Temperaturdaten über die Generatorschnittstelle 151 erhalten, ohne den Bedarf, einen zwischenliegenden analog-zu-digital-Schaltkreis in dem Leistungsgenerator 104 zu implementieren.
Die Verwendung von digitalen Temperatursensoren schafft auch eine verbesserte Rausch-Performance. Digitale Temperatursensoren können im Vergleich zu analogen Temperatursensoren eine größere Störsicherheit gegenüber elektrischem Rauschen bereitstellen. Bei analogen Sensoren können sogar kleine induzierte Spannungen eine Variabilität der gemessenen Temperatur erzeugen. Thermoelemente sind insbesondere anfällig für elektrisches Rauschen aufgrund ihrer geringen Mikrovolt-Pegel-Ausgangssignale. Ein Filtern des analogen Signals ist möglich, fügt allerdings Aufwand und Komplexität zu dem Messungsschaltkreis hinzu und kann niemals das Rauschen vollständig beseitigen. Digitale Sensoren auf der anderen Seite können vollständig fehlerfrei sein, solange das Rauschen in der Amplitude geringer als der logische Grenzwert ist, welcher die logische "0" von der logischen "1" unterscheidet (über 2 Volt im Fall der TTL-Logik). Sogar wenn ein Übergangsrauschen den logischen Grenzwert übersteigt, gibt es digitale Standardtechniken für eine serielle Kommunikation (wie etwa Gleichheit oder zyklische Redundanzcodes), die verwendet werden können, um verstümmelte Temperatur-Ablesungen zu detektieren und zu korrigieren (oder zu wiederholen).
Die Energiequelle 148, wie etwa ein Oszillator, ist über die proximalen Ablationsleitungen 120, die Generatorschnittstelle 151, die Sondenschnittstelle 126 und die distalen Ablationsleitungen 122 mit der Mehrzahl von Elektroden 112 verbunden dargestellt, wodurch der Energiequelle 148 ermöglicht wird, Ablationsenergie den Elektroden 112 zuzuführen. Der Mikroprozessor 146 steuert das Ablationsenergie-Ausgangssignal von der Energiequelle 148 basierend auf den Temperaturdaten, die von den Temperatursensoren 114 erhalten wurden.
Wie in einer typischen Art und Weise weisen die distalen Ablationsleitungen 122 einen Draht 154 für jede Elektrode 112 auf (in diesem Fall drei Paare) und vergleichsweise weisen die proximalen Ablationsleitungen 120 einen Draht 152 für jede Elektrode 112 auf (in diesem Fall drei Paare). Der distale gewöhnliche Datenbus 124 definiert jedoch 3 elektrische Pfade, von denen jeder mit allen 3 Temperatursensoren 114 verbunden ist. Insbesondere weist der distale gewöhnliche Datenbus 124 drei Kabel 158 auf, welche die Temperatursensoren 114 parallel verbinden. In der bevorzugten Ausführungsform ist jeder von den drei Drähten 158 ein einzelner Draht, an dem die Temperatursensoren 114 (in diesem Fall sechs) angeschlossen sind. Alternativ sind jeder von den drei Drähten 158 verkettet, d.h., jeder weist eine Mehrzahl von Drähten auf, die in Serie durch den inneren Schaltkreis der Temperatursensoren 114 verbunden sind. So oder so definiert der distale gewöhnliche Datenbus 124 drei separate elektrische Pfade, welche eine Datenleitung, eine Erdungsleitung und eine Energieleitung aufweisen.
Optional, wie im weiteren Detail unten beschrieben werden wird, sind die Temperatursensoren 114 so konfiguriert, dass sie parasitär die Datenleitung als eine Energieleitung verwenden, wobei in diesem Fall ein elektrischer Pfad aus dem distalen gewöhnlichen Datenbus 124 eliminiert werden kann. Dies hat den zusätzlichen Vorteil des Ausschließens des Bedarfs, DC-Energie durch die medizinische Sonde laufen zu lassen, was andererseits eine Gefahr für den Patienten während einer Herzgewebe-Ablation darstellen würde. Damit kann gesehen werden, dass die Anzahl der elektrischen Pfade, die in dem distalen gewöhnlichen Datenbus 124 enthalten sind, verglichen mit den Implementierungen aus dem Stand der Technik, auf zwei oder drei reduziert wurde, wodurch die Anzahl von Drähten reduziert ist, die in der medizinischen Sonde 102 enthalten sind. Entsprechend ist das Profil des Katheterkörpers 110 minimiert und die Platzierung der Mehrfach-Temperatursensoren 114 auf dem distalen Ende der medizinischen Sonde 102 ist erleichtert, da die reduzierte Anzahl von Drähten einen entsprechend reduzierten Bereich innerhalb des Lumen von dem Sondenkörper 14 einnimmt. Zusätzlich definiert der proximale gewöhnliche Datenbus 121 zwei oder drei elektrische Pfade (Daten, Erdung, und Energie), die durch Drähte 156 repräsentiert werden, welche entsprechend mit den Drähten 158 des distalen gewöhnlichen Datenbusses 124 durch die Sondenschnittstelle 126 verbunden sind. Daher ist ebenfalls die Anzahl der Drähte reduziert, die in dem Kabel 106 enthalten sind.
Nun auf 4 gewandt, ist ein alternatives elektrisches System des medizinischen Sondensystems 100 illustriert. Dieses elektrische System ist ähnlich zu dem in Bezug auf 3 beschriebenen, mit der Ausnahme, dass die Sensoren 114 mit der Schnittstelle 126 durch einen distalen Datenbus 160 verbunden sind, der separate elektrische Pfade für jeden Temperatursensor 114 aufweist. Insbesondere weist der distale Datenbus 160 drei Trios von Drähte 162 auf, welche die Temperatursensoren 114 unabhängig voneinander verbinden. Auf diese Art und Weise ist der distale Datenbus 160 nicht gewöhnlich, wie bei dem oben beschriebenen distalen gewöhnlichen Datenbus 124, sondern ist eher diskret. Der proximale gewöhnliche Datenbus 121 weist jedoch weiterhin nur drei elektrische Pfade für alle Temperatursensoren 114 und insbesondere zwei oder drei Drähte 156 auf, welche die Drähte 162 durch die Sondenschnittstelle 126 verbinden. Das heißt, die Datenleitung, die Erdungsleitung und die Energieleitung (wenn vorhanden) von dem proximalen gewöhnlichen Datenbus 121 ist mit den drei Datenleitungen, drei Erdungsleitungen und drei Energieleitungen (wenn vorhanden) von dem distalen Datenbus 160 verbunden. Damit weist im Vergleich zu der in 3 illustrierten Ausführungsform nur das Kabel 106 von dieser Ausführungsform eine reduzierte Anzahl von Drähten auf.
Temperatursensor-Steuerungseinheit
Wie in den 3 und 4 zu sehen und wie vorangehend, oben beschrieben, weist der Leistungsgenerator 104 einen Temperatursensor-Steuerungsschaltkreis auf, der vorzugsweise in den Mikroprozessor 146 implementiert ist. Der Temperatur- Steuerungsschaltkreis ist geeignet, digitale Eingangssignale und Ausgangssignale von und zu den Sensoren 114 über die Generatorschnittstelle 151 direkt zu verarbeiten. Damit ist der Bedarf für einen separaten analog-digital-Wandler oder einen separaten Signal-Aufbereiter beseitigt. Ein Schlüsselmerkmal der Temperatur-Steuerungsfunktion des Leistungsgenerators 104 ist, dass das Basisdesign des Temperatur-Steuerungsschaltkreises, das notwendig ist, um digitale Ausgangssignale und Eingangssignale über die Generatorschnittstelle 151 direkt zu senden, das gleiche bleibt, unabhängig von der Anzahl der Temperatursensoren 114, die auf der Sonde 102 angeordnet sind und die in Kommunikation mit dem Leistungsgenerator 104 stehen. Dieses setzt den gleichen Basis-Leistungsgenerator 104 in die Lage, verschiedene Sonden zu steuern, die eine unterschiedliche Anzahl von Sensoren aufweisen, ohne eine Änderung des Designs von dem Temperatur-Steuerungsschaltkreis des Generators 104 notwendig zu machen. Um diese Funktion zu vervollständigen, fragt der Mikroprozessor 146 in der Ausführungsform, die in den 3 und 4 illustriert ist, automatisch die Sonde 102 ab, um die Anzahl von Sensoren 114 zu ermitteln, die an der Sonde 102 angeordnet sind. Für eine detaillierte Beschreibung der elektrischen und der Software-Schnittstellenoperationen von den Sensoren 114 siehe Dallas Semiconductor, Book of iButton Standards, Chapters 4 and 5, welches vollständig und ausdrücklich hierin via Bezugnahme mit aufgenommen ist.
Digitale Temperatursensoren
Wie oben kurz diskutiert, weist jeder Temperatursensor 114 vorzugsweise einen digitalen Temperatursensor-Chip 114' auf (in den 6a und 6b dargestellt), welcher geeignet ist, Temperaturdaten zu erfassen und die Temperaturdaten direkt in einem digitalen Format auszugeben. Ein Vorteil der Verwendung von digitalen Temperatursensor-Chips 114' ist, dass die Übertragung von digitalen Daten relativ fehlerfrei ist, wenn sie mit einer analogen Datenübertragung verglichen wird. Daher wird die Verwendung von digitalen Temperatursensor-Chips 114' die Möglichkeiten von Fehlern reduzieren, die sich andererseits entwickeln könnten, wenn analoge Sensoren verwendet würden.
Temperaturerfassende-Chips der bevorzugten Art können von Dallas Semiconductor (Dallas, Texas), erhalten werden. Anders als traditionelle integrierte Schaltkreise, die für Baugruppen auf gedruckten Schaltkreisplatinen beabsichtigt sind, welche zu groß für eine Verwendung in Kathetern oder Sonden sind, sind die Chips 114', die in der Erfindung verwendet werden, wie etwa solche, die von Dallas Semiconductor erhältlich sind, in einem Chip-Packmaß erhältlich und sind nur etwas größer als ein Siliziumchip.
Die Chips 114' sind gestaltet, um durch die Verwendung von einzelnen Eingangs-/Ausgangs-Bits von dem Mikroprozessor 146 mit dem Mikroprozessor 146 des Leistungsgenerators 104 zu kommunizieren. In dieser Hinsicht weist jeder Sensorchip 114' eine einzigartige digitale Adresse auf, die mit ihm assoziiert ist, die dem Mikroprozessor 146 ermöglicht, separat und individuell Temperaturdaten von den parallel konfigurierten Chips 114' auszulesen. Dieses Kommunikationsschema setzt eine gewöhnliche read/write Leitung ein, d.h. jeder Sensorchip 114' kommuniziert individuell digitale Daten zu dem Mikroprozessor 146, durch individuelles Verwenden der Datenleitung während eines "read slots", der von dem Mikroprozessr 146 vergeben wird.
Um Temperaturen zu erfassen und zu messen, zählen die digitalen Temperatursensor-Chips 114' die temperaturvariierenden Ausgangssignale von einem Oszillator auf einen Chip. In der bevorzugten Ausführungsform wandelt der Sensorchip 114' die Auszählung direkt in Grad um. Alternativ überträgt der Sensorchip 114' die Auszählung an den Mikroprozessor 146, welcher die Umwandlung von Auszählung in Grad durchführt. Wenn er individuell adressiert und durch den Mikroprozessor 146 befehligt ist, kommuniziert jeder Sensorchip 114' seine eigene Temperaturerfassungs-Auslesung über die gewöhnliche Datenbusse 121 und 124. Damit kann jeder Sensorchip 114' separat mit einer Rate abgefragt werden, die nur durch die gesamte Anzahl von Chips 114' limitiert ist, die mit dem distalen gewöhnlichen Datenbus 124 verbunden ist. Um die Temperaturerfassungsgeschwindigkeit zu erhöhen, kann ein Abfragen nur auf solche Chips 114' limitiert sein, die an oder nahe bei Elektroden 112 sind, die tatsächlich eine Ablation zu dem Zeitpunkt durchführen, an dem die Temperatur gemessen wird. Alternativ wird die Abfragegeschwindigkeit durch ein Teilen der gewöhnlichen Datenbusse 121 und 124 in elektrisch separate Zweige vergrößert, die durch Bus-Schalter gesteuert werden, die insbesondere gestaltet sind, um die Temperatur-Auslesungen von verschiedenen Gruppen von Chips 114' aufzuteilen. In diesem Fall kann der Bus-Schalter entweder in dem Handgriff 108 der medizinischen Sonde 10 in dem Ablations-Leistungsgenerator 104 oder dem distalen Ende der medizinischen Sonde 102 angeordnet sein.
Die digitalen Temperatursensor-Chips 114' arbeiten optional unter Verwendung einer parasitären Energieanordnung, die die Anzahl von drei auf zwei Drähte reduziert, die erforderlich sind, um die Sensorchips 114' zu betätigen. Zum Beispiel erlaubt die parasitäre Energieanordnung, mehrfache Sensoren unter Verwendung eines einzelnen Datendrahtes und eines einzelnen Erdungsdrahtes zu betätigen. Die Sensorchips 114' ziehen ihre Betätigungsenergie von der gewöhnlichen Datenleitung, sodass ein separates Energie-Zuführkabel nicht für die Betätigung der Sensorchips 114' erforderlich ist.
Die digitalen Temperatursensor-Chips 114', die aktuell zur Verwendung mit dem System erhältlich sind, sind etwas größer als sowohl konventionelle Thermoelemente als auch Thermistoren, deren Dimensionen etwa "0.03 × 0.0525 × 0.0765" ist. Die Größe der Sensorchips 114', die für eine Implementierung in dem System geeignet ist, kann durch Beseitigen unnötiger Merkmale auf den Sensorchips 114' reduziert werden, die das System 100 nicht verwendet, inklusive Hoch- und Niedrigtemperaturspeicher. Eine Umgestaltung der Sensorchips 114' in eine längere und engere Konfiguration würde auch den Einbau der Sensorchips 114' in einen Katheder oder ein Sensorsystem erleichtern. Zusätzlich können neue Halbleiter-Herstellungsprozesse eine 50% oder mehr Reduktion des Volumens von den Sensorchips 114' ergeben.
Die digitalen Temperatursensor-Chips 114 können auch in Filterschaltkreisen implementiert sein, die gestaltet sind, um insbesondere Interferenzen von dem Ablations-Leistungsgenerator 104 abzuweisen. Zum Beispiel können analoge Sperrfilter oder ein digitales Signalverarbeiten verwendet werden, um das Rauschen abzuweisen, das von dem Ablations-Leistungsgenerator 104 ausstrahlt. Das Einbeziehen der Filter würde dem System ermöglichen, mit größerer Effizienz zu arbeiten, da verhindert würde, dass ein erhöhter Pegel von Umgebungsrauschen mit der Betätigung der Sensoren interferiert.
Temperatursensor-Unterbaugruppen
In den 5a und 5b wird eine Temperatursensor-Unterbaugruppe 200 illustriert, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. Die Temperatursensor-Unterbaugruppe 200 kann in jeder Baugruppe implementiert sein, die mehrere Temperatursensoren in großer Nähe zueinander erfordert. Die Temperatursensor-Unterbaugruppe 200 weist zwei gewöhnliche elektrische Pfade auf, mit denen die Temperatursensoren 114 verbunden sind. Insbesondere weist die Unterbaugruppe 200 eine Kombination der Temperatursensoren 114 und des gewöhnlichen Datenbusses 124 auf. In der illustrierten Ausführungsform weist der distale gewöhnliche Datenbus 124 zwei Drähte 158 auf (Daten/Energie und Erdung), und die Temperatursensoren 114 sind als digitale Temperatursensor-Chips 114' ausgeführt.
Der Datenbus 124 kann in jeder geeigneten Form ausgeführt sein, z. B. als diskrete isolierte Drähte, als zweiadrige Drähte, als dreiadrige Drähte (für den Fall, dass drei Drähte 158 benötigt werden) oder als Flex-Schaltkreis (wobei die Drähte 158 verfolgt werden), die einen gewöhnlichen elektrischen Pfad für die Sensorchips 114' bereitstellt. Sollte der Abstand, der von dem Datenbus 124 überbrückt wird, einige Fuß übersteigen, ist die Verwendung von zweiadrigem Draht bevorzugt. Damit kann gesehen werden, dass die Verwendung der Temperatursensor-Unterbaugruppe 200 ermöglicht, mehrfache Sensorchips 114' parallel unter Verwendung der gleichen zwei oder drei Drähte zu verbinden oder die gleichen zwei oder drei Spuren, wenn der Datenbus 124 als ein Flex-Schaltkreis ausgeführt ist. Es sollte angemerkt sein, dass, obwohl die Unterbaugruppe 200 mit zwei Drähten 158 illustriert ist, um andere Funktionen unterzubringen, sie drei oder mehr Drähte 158 aufweisen kann, ohne sich von den Prinzipien zu entfernen, die durch diese Erfindung gelehrt werden.
Die Sensorchips 114' werden an den Drähten 158 des Datenbusses 124 durch Verwenden von Lötzinn, leitfähigem Klebemittel oder Ultraschall-Verbinden von Metall oder Lötzinn angebracht. Insbesondere, wie in 5c illustriert, weist der Datenbus 124 Bereiche 202 auf, in denen die Drähte 158 unter Verwendung geeigneter Mittel wie etwa einem Laser-Ätzen durch die Isolation hindurch freigelegt werden. Zum Zweck der Illustration der freigelegten Bereiche 202 sind die Sensorchips 114' gestrichelt dargestellt. Sobald alle der freigelegten Bereiche 202 auf dem Datenbus 124 ausgebildet sind, werden die Terminals der Sensorchips 114' geeignet mit den freigelegten Bereichen 202 verbunden. Insbesondere die 6a und 6b illustrieren einen Sensorchip 114', bei dem Lötzinntropfen 184 für eine elektrische Verbindung verwendet werden. In diesem Fall werden die Sensorchips 114' auf dem Datenbus 124 platziert, wobei zwei der diagonalen Lötzinntropfen 184 von jedem Sensorchip 11' zu den korrespondierenden freigelegten Bereichen 202 des Datenbusses 124 ausgerichtet sind. Sicherlich wird die Anzahl und die spezifischen Lötzinntropfen 184, die mit korrespondierenden freigelegten Bereichen 202 des Datenbusses 124 ausgerichtet werden, von dem speziellen Design der Sensorchips 114 und der Funktionalität abhängen, die an die Unterbaugruppe 200 weitergegeben werden soll. Eine integrale Verbindung zwischen den Sensorchips 114' und dem Datenbus 124 wird durch ein Platzieren der Unterbaugruppe 200 in einem Lötzinn-Flussprozess erzielt.
In 7 wird eine Temperatursensor-Unterbaugruppe 210 illustriert, die gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. Wie die oben beschriebene Temperatursensor-Unterbaugruppe 200 wird die Temperatursensor-Unterbaugruppe 210 mit zwei elektrischen Pfaden dargestellt, mit denen Temperatursensoren 114 verbunden sind. Die Unterbaugruppe 210 weist jedoch einen gewöhnlichen Datenbus 124' auf, welcher aus einer Hybrid-Flex-Schaltkreis/Draht-Anordnung ausgebildet ist. Insbesondere das distale Ende des Datenbusses 124' weist einen Flex-Schaltkreis 212 mit elektrischen Spuren 214 (gestrichelt dargestellt) auf, auf welchen die Sensorchips 114' montiert sind. Dies kann auf ähnliche Art und Weise bewerkstelligt werden, wie die oben verwendete, um die Sensorchips 114' auf dem Datenbus 124 zu montieren, wobei die Lötzinntropfen 202 von jedem Sensorchip 114' mit einem korrespondierenden Bindemittel-Feld (nicht dargestellt) auf dem Flex-Schaltkreis 112 verbunden wird. Das proximale Ende des Datenbusses 124' ist als eine Drahtanordnung ausgeführt, wie etwas zweiadriger oder dreiadriger Draht, welche als Drähte 216 dargestellt sind. Die Drähte 158 können geeignet auf die elektrischen Spuren 214 des Flex-Schaltkreises 212 an einer Verbindungsstelle 218 gespleißt sein, die vorzugsweise so nah an dem Sensorchips 114' wie möglich angeordnet ist. Auf diese Art und Weise wird der Flex-Schaltkreis 212 verwendet, um die Sensorchips 114' geeignet an dem Datenbus 124' zu montieren, während gleichzeitig Kosten durch Verwenden des weniger teuren Verdrahtens 216 entlang des meisten Teils der Länge von der Unterbaugruppe 210 gesenkt werden.
Medizinische Sonden mit Temperatursensor-Unterbaugruppen und segmentierten Elektroden
Verschiedene Ausführungsformen für die Anordnung von einem oder mehreren Temperatursensor-Unterbaugruppen 200 in dem Sondenkörper 110 werden nun im Detail beschrieben. Die unterschiedlichen Anordnungen von Temperatursensor- Unterbaugruppen 200 wird durch unterschiedliche Bezugszeichen für jeden korrespondierenden Sondenkörper 110 differenziert, z. B. 110(1), 110(2), etc.
Bezugnehmend auf die 8 und 9 wird ein Sondenkörper 110(1) beschrieben, der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. Der Sondenkörper 110(1) weist einen länglichen Schlauch 164 auf, durch welche sich ein Lumen 166 erstreckt. Der Schlauch 164 ist aus einem polymerischen, elektrisch nicht leitfähigen Material wie etwa Polyethylen oder Polyurethan hergestellt. Der Schlauch 164 trägt die Elektroden 112 sowie eine einzelnen Temperatursensor-Unterbaugruppe 200, welche sich entlang einer Seite des Schlauchs 164 erstreckt. Auf diese Art und Weise zeigt der Sondenkörper 110(1) eine Temperaturerfassungs-Fähigkeit auf einer Seite, vorzugsweise auf der Seite, die verwendet wird, um Gewebe abzutragen. Der Sondenkörper 110(1) ist so konfiguriert, dass er ein reduziertes Profil zeigt. Hiezu gehört die Unterbaugruppe 200 in einer axialen Vertiefung 168 angeordnet (am besten in 8 dargestellt), die entlang der einen Seite von dem Schlauch 164 ausgebildet ist. Die Vertiefung 168 kann kontinuierlich entlang der gesamten Länge des Schlauchs 164 sein. Alternativ kann die Vertiefung 168 eine Serie von separaten, diskreten Vertiefungen aufweisen, die entlang ausgebildeter Stellen des Schlauchs 164 angeordnet sind. In der Ausführungsform, in der die Vertiefungen 168 eine Serie von separaten, diskreten Vertiefungen aufweist, sind die Vertiefungen vorzugsweise da angeordnet, wo eine Unterbaugruppe 200 angeordnet ist. Als ein Resultat der Platzierung von der Unterbaugruppe 200 in einer Vertiefung 168 fügt die Dicke des Sensorchips 114' nicht oder minimal etwas zu dem Profil des Sondenkörpers 110(1) hinzu.
Die Elektroden 112, welche vorzugsweise auf einem leitfähigen und biokompatiblen Material zusammengesetzt sind, wie etwa Platin Iridium oder Gold, sind geeignet auf dem Schlauch 164 montiert. In der illustrierten Ausführungsform sind die Elektroden 112 fest und sind aus festen Ringen zusammengesetzt, die über Druck an den Schlauch 164 angepasst sind. Die Elektroden 112 sind in einem Abstand voneinander separiert, wobei sie dem Sondenkörper 110(1) nicht leitfähige flexible Bereiche 174 dazwischen bereitstellen. Auf diese Art und Weise kann das distale Ende des Sondenkörpers 110(1) in jede Richtung gebogen werden, wobei den Elektroden 112 ermöglicht wird, in intimen Kontakt mit der Gewebsoberfläche gebracht zu werden, unabhängig von der Gewebsoberflächen-Kontur. Alternativ können die Elektroden 112 selbst flexibel sein und aus einer eng gewundenen spiralförmigen Spulenelektroden oder Bandelektroden zusammengesetzt sein, wie etwa die Arten, die im US-Patent Nummer 5,582,609 von Swanson et al offenbart sind, das am 8. August 1994 eingereicht wurde. Alternativ können die Elektroden 112 aus aufgedruckter leitfähiger Tinte und regenerierter Zellulose zusammengesetzt sein, welche durch Anordnen von Bändern aus leitfähiger flexibler Tinte über dem Schlauch 164 ausgebildet sind, und dann einem Anordnen eines schützenden Überzuges aus regenerierter Zellulose über den leitfähigen Bändern. Ein bevorzugtes Verfahren zum Ausbilden derartiger Elektroden ist in der zusammenhängenden US-Patent-Anmeldung 08/879,343 offenbart und beschrieben, die am 20. Juni 1997 eingereicht wurde und welche vollständig und ausdrücklich hierin via Bezugnahme mit aufgenommen ist.
Wie illustriert, sind die digitalen Temperatursensorchips 114' in der Vertiefung 168 zwischen der äußeren Oberfläche des Schlauchs 164 und der inneren Oberfläche der Elektroden 112 montiert, wobei die Bodenseite der Sensorchips 114' zum Schlauch 164 hin zeigt und die Oberseite der Sensorchips 114' zu den Elektroden 112 zeigt. Vorzugsweise sind die Sensorchips 114' in Kontakt mit den Elektroden 112 und stellen, eine genauere Temperatur-Auslesung von dem Gewebe während des Ablationsprozesses bereit. Um eine genaue Anbringung von dem Datenbus 124 an dem Schlauch 164 sicherzustellen, wird eine Verbindungskomponente (nicht dargestellt) verwendet, um den Datenbus 124 an der äußeren Oberfläche des Schlauchs 164 zu befestigen. Die Sensorchips 114' sind in der Vertiefung 168 abgedichtet, durch ein geeignetes Anbringen eines Dichtungsmaterials 172 wie etwa, z. B. ein ultraviolett-sensitives Klebemittel, ein Epoxy oder jeder geeignete Kleber innerhalb der Vertiefung 168 zwischen den Elektroden 112. Der Datenbus 124 erstreckt sich entlang der gesamten Länge der Vertiefung 168 außerhalb des Schlauchs 164 und entlang des verbleibenden Abschnitts von dem Schlauch 164 innerhalb des Lumen 166. Hierzu ist eine Öffnung 170 durch die Wand des Schlauches 164 an dem proximalen Ende der Vertiefung 164 ausgebildet, dort wo der Datenbus 124 von der Vertiefung 168 in das Lumen 166 geleitet wird.
Bezugnehmend auf die 10 und 11 wird ein Sondenkörper 110(2) beschrieben, der gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. Der Sondenkörper 110(2) ist ähnlich dem Sondenkörper 110(1), der oben beschrieben wurde, und insofern, dass die Komponenten von beiden Sondenkörpern ähnlich sind, wurden identische Bezugszeichen vergeben. Der Sondenkörper 110(2) unterscheidet sich von dem Sondenkörper 110(1) dahingehend, dass der Datenbus 124 sich nicht innerhalb der gesamten Länge der Vertiefung 168 außerhalb des Schlauches 164 erstreckt, sondern dass er eher in Schleifen innerhalb des Lumens 166 von dem Schlauch 164 gelegt ist, durch Vernetzen des Datenbus 124 in und aus einem Paar von Öffnungen 170, die durch den Schlauch 164 zwischen den Sensorchips 114' ausgebildet sind. Auf diese Art und Weise ist der Sondenkörper 110(2) so konfiguriert, dass er sich biegen kann, während sichergestellt ist, dass die Unterbaugruppe nicht durch Dehnungskräfte beschädigt wird, die ohne die Schleifen andererseits existieren würden, die durch den Datenbus 124 ausgebildet sind. Hierzu sind die Schleifen des Datenbusses 124 vorzugsweise von adäquater Länge, um sicherzustellen, dass ein Biegen des Sondenkörpers 110(2) keinen Draht- oder Schaltkreis-Bruch ergeben wird. Eine Verbindungskomponente (nicht dargestellt) ist vorzugsweise in den Öffnungen 170 angeordnet, um eine Abstützung des Datenbusses 124 bereitzustellen.
Bezugnehmend auf die 12 und 13 wird ein Sondenkörper 110(3) beschrieben, der gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. Der Sondenkörper 110(3) ist ähnliche dem Sondenkörper 110(1), der oben beschrieben wurde, und in soweit, dass die Komponenten von beiden Sondenkörpern ähnlich sind, wurden identische Bezugszeichen vergeben. Der Sondenkörper 110(3) unterscheidet sich von dem Sondenkörper 110(1) dahingehend, dass er zwei Temperatursensor-Unterbaugruppen 200 aufweist, die in jeweiligen zwei Vertiefungen 168 angeordnet sind, die auf entgegengesetzten Seiten des Schlauchs 164 ausgebildet sind. Auf diese Art und Weise zeigt der Sondenkörper 110(3) Temperaturerfassungs-Fähigkeiten auf beiden Seiten des Sondenkörpers 110(3), was dem Sondenkörper 110(3) ermöglicht, simultan oder selektiv Gewebe auf gegenüberliegenden Seiten der Elektroden 112 abzutragen. Sicherlich können mehr Vertiefungen 168 in dem Schlauch 164 ausgebildet sein, um mehr Unterbaugruppen 200 aufzunehmen. Zum Beispiel könne vier Unterbaugruppen 200 in entsprechenden vier Vertiefungen 168 angeordnet sein, die in dem Schlauch 164 ausgebildet sind, um Temperaturerfassungs-Fähigkeiten auf vier Seiten des Sondenkörpers 110(3) bereitzustellen.
Bezugnehmend auf die 14 und 15 wird ein Sondenkörper 110(4) beschrieben, der gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. Der Sondenkörper 110(4) ist ähnlich dem Sondenkörper 110(1), der oben beschrieben wurde, und insoweit, dass die Komponenten der beiden Sondenkörper ähnlich sind, wurden identische Bezugszeichen vergeben. Der Sondenkörper 110(4) unterscheidet sich von dem Sondenkörper 110(1) dahingehend, dass er eine einzelne Temperatursensor-Unterbaugruppe 200 aufweist, die in zwei Vertiefungen 168 angeordnet ist, die auf entgegengesetzten Seiten des Schlauchs 164 ausgebildet sind. Insbesondere sind abwechselnd Sensorchips 114' in den jeweiligen Vertiefungen 168 montiert, wobei der Datenbus 124 das Lumen 166 zwischen den entgegengesetzten Seiten des Schlauchs 164 durchquert. Hierzu sind Paare von Öffnungen 170 durch den Schlauch 164 benachbart zu gegenüberliegenden Rändern von jedem Sensorchip 114 ausgebildet, was dem Datenbus 124 ermöglicht, sich zwischen den Vertiefungen 168 und dem Lumen 164 zu erstrecken. Wie der oben beschriebene Sondenkörper 110(2) ist ein Abdichtungsmaterial 172 geeignet in den Vertiefungen 168 zwischen den Elektroden 112 angeordnet, um die Sensorchips 114' in den Vertiefungen 168 abzudichten.
Bezugnehmend auf 16 wird ein Sondenkörper 110(5) beschrieben, der gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. Der Sondenkörper 110(5) ist ähnlich dem Sondenkörper 110(1), der oben beschrieben wurde, und insoweit, dass die Komponenten der beiden Sondenkörper ähnlich sind, wurden identische Bezugszeichen vergeben. Der Sondenkörper 110(5) unterscheidet sich von dem Sondenkörper 110(1) dahingehend, dass die Vertiefung 168 in dem Schlauch 164 in einer spiralförmigen Konfiguration ausgebildet ist. Auf diese Art und Weise ist eine einzelne Temperatursensor-Unterbaugruppe 200 in der Vertiefung 168 und damit ebenfalls in einer spiralförmigen Konfiguration angeordnet, wobei die Sensorchips 114' auf entgegengesetzten Seiten des Schlauchs 164 angeordnet sind. Obwohl die Sensorchips 114' auf entgegengesetzten Seiten angeordnet dargestellt sind, erlaubt die spiralförmige Konfiguration der Vertiefung 168 eine umlaufende Platzierung der Sensorchips 114' irgendwo auf dem Schlauch 164.
Medizinische Sonden mit Temperatursensor-Unterbaugruppen und einer Spitzenelektrode
Bezugnehmend auf die 17, 18 und 19 wird ein Sondenkörper 110(6) beschrieben, der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. Wie die oben beschriebenen Sondenkörper weist der Sondenkörper 110(6) einen länglichen Schlauch 164 auf, durch welche sich ein Lumen 166 erstreckt. Eher als ein Tragen einer Mehrzahl von segmentierten Elektroden trägt der Schlauch 164 eine einzelne Spitzenelektrode 250. Die Spitzenelektrode 250 ist vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen und biokompatiblen Material zusammengesetzt, wie etwa aus Platiniridium, Gold oder einem anderen metallischen Material.
Die Spitzenelektrode 250 ist an dem distalen Ende des Schlauchs 164 montiert. Insbesondere weist der Schlauch 164 ein offenes distales Ende 256 auf, in welchem ein proximaler Montierabschnitt 258 der Spitzenelektrode 250 befestigt ist. Um ein Anbringen der Spitzenelektrode 250 an dem Schlauch 164 zu erleichtern, sind die innere Oberfläche des offenen distalen Endes 256 und die äußere Oberfläche von dem proximalen Montierabschnitt 258 mit einer Reihe von korrespondierenden ringförmigen Rippen 260 bzw. ringförmigen Einkerbungen 262 ausgestattet, welche ineinander eingreifen, wenn der Montierabschnitt 258 in das offene distale Ende 256 eingesetzt wird. Um eine integrale Passung sicherzustellen, sind die Rippen 260 und die Einkerbungen 262 in die proximale Richtung geneigt, sodass der Montierabschnitt 258 und das offene distale Ende 256 versperrt werden, wenn sie ineinander greifen. Insbesondere sind die Rippen 260 und die Einkerbungen 262 vorzugsweise in einer dreieckigen Konfiguration mit einer gewinkelten distalen Kontaktfläche 264 und einer proximalen Kontaktfläche 266 geformt, die senkrecht relativ zur Längsachse des Sondenkörpers 110(6) orientiert ist.
Die Spitzenelektrode 250 weist ein Lumen 268 auf, welches in axialer Kommunikation mit dem Lumen 166 des Schlauchs 164 ist, wodurch einem elektrischen Schaltkreis ermöglicht wird, von der Spitzenelektrode 250 zurück zu dem proximalen Ende des Sondenkörpers 110(6) geführt zu werden. Der Sondenkörper 110(6) weist eine Temperaturerfassungs-Fähigkeit an der distalen Spitze der Spitzenelektrode 250 auf. Hierzu ist ein Sensorchip 114' an dem äußersten distalen Ende des Kappenlumens 268 in Kontakt mit der inneren Oberfläche der distalen Spitze von der Spitzenelektrode 250 montiert. Ein Datenbus 270 erstreckt sich von dem Sensorchip 114' zurück durch die Lumen 268 und 166 zu dem proximalen Ende des Sondenkörper 110(6). Wie der oben beschriebene distale gewöhnliche Datenbus 124 kann der Datenbus 270 drei elektrische Pfade aufweisen (Datenleitung, Erdungsleitung und Energieleitung) oder zwei elektrische Pfade aufweisen (Daten/Energieleitung und Erdungsleitung).
Der Sondenkörper 110(6) weist ferner eine Temperaturerfassungs-Fähigkeit um den Umfang der Spitzenelektrode 250 herum auf. Hierzu ist ein einzelnes Temperatursensor-Unterbaugruppe 200 umlaufend um die Spitzenelektrode 250 herum angeordnet. Wie die oben erwähnten Sondenkörper 110 ist der Sondenkörper 110(6) so konfiguriert, dass er ein reduziertes Profil zeigt. Hierzu ist die Unterbaugruppe 200 in einer ringförmigen Vertiefung 272 angeordnet, die um die Spitzenelektrode 250 herum ausgebildet ist. Wie illustriert, sind die digitalen Temperatursensorchips 114' in der Vertiefung 272 an dem Verbindungsbereich von dem proximalen Ende der Spitzenelektrode 250 und dem distalen Ende des Schlauchs 164 montiert. Zusätzlich ist ein Füllmaterial wie etwa z. B. ein ultraviolett-sensitives Klebemittel oder ein Epoxi vorzugsweise in der ringförmigen Vertiefung 272 eingesetzt, um die Vertiefung 272 abzudichten und die Unterbaugruppe 200 vor der umgebenden Umgebung zu schützen. Vorzugsweise sind die Sensorchips 114' in Kontakt mit der Spitzenelektrode 250 wobei sie eine genauere Temperatur-Auslesung des Gewebes während des Ablationsprozesses bereitstellen. Ein Bohrungsloch 274 (am besten in 19 dargestellt) ist radial durch die Wand der Spitzenelektrode 250 zwischen der Vertiefung 272 und dem Lumen 268 ausgebildet, was dem Datenbus 124 der Unterbaugruppe 200 ermöglicht, dort hindurch geführt zu werden.
Bezugnehmend auf die 20 und 21 wird ein Sondenkörper 110(7) beschrieben, der gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. Der Sondenkörper 110(7) ist ähnlich dem Sondenkörper 110(6), der oben beschrieben wurde, und insofern, das die Komponenten der beiden Sondenkörper ähnlich sind, wurden identische Bezugsziffern vergeben. Der Sondenkörper 110(7) unterscheidet sich von dem Sondenkörper 110(6) dahingehend, dass der Sondenkörper 110(7) eine segmentierte Spitzenelektrode 280 aufweist, die in keilförmige Abschnitte unterteilt sind. Vier keilförmige Abschnitte sind illustriert, obwohl die Anzahl der keilförmigen Abschnitte mehr oder weniger als vier Abschnitte sein kann. Insbesondere ist die Spitzenelektrode 280 in diesem Beispiel in vier radiale Abschnitte 288 unterteilt, die durch Isolatoren 284 voneinander getrennt sind, und vier Elektroden 268, welche durch die gleichen Isolatoren 284 voneinander separiert sind. Jeder Abschnitt 288 ist elektrisch isoliert von dem benachbarten Abschnitt 288 durch einen von den Isolatoren 284 und kann damit separat gesteuert werden. Die Temperatursensor-Anordnung ist ähnlich zu der oben beschriebenen im Bezug auf den Sondenkörper 110(6), mit der Ausnahme, dass das Bohrungsloch 274 radial durch einen von den Isolatoren 284 zwischen der Vertiefung 272 und dem Lumen 268 ausgebildet ist.
Es sollte angemerkt sein, dass die oben beschriebenen medizinischen Sonden 110(6) und (7) optional segmentierte Elektroden aufweisen können, wobei in diesem Fall weiter Temperatursensor-Unterbaugruppen 200 in einer oben im Bezug auf die medizinischen Sonden 110(1) bis (5) beschriebenen Art und Weise implementiert sein können.
Es sollte auch anerkannt sein, dass andere Arten von Spitzenelektroden mit den oben beschriebenen medizinischen Sonden 110(6) und (7) verwendet werden können, wie etwa die Spitzenelektrode, die im US Patent Nr. 6,022,346 von Penescu et al. beschrieben ist, das am 8. Februar 2000 eingereicht wurde.
Maßgeschneiderte Elektrode
Bezugnehmend auf die 22 und 23 wird ein Sodenkörper 110(8) beschrieben, der gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung konstruiert ist. Der Sondenkörper 110(8) ist ähnlich dem Sondenkörper 110(1), der oben beschrieben wurde, und insofern, dass die Komponenten von beiden Sondenkörpern ähnlich sind, wurden identische Bezugszeichen vergeben. Der Sondenkörper 110(8) unterscheidet sich von dem Sondenkörper 110(1) dahingehend, dass er maßgeschneiderte Elektroden 290 aufweist, die gestaltet sind, um das Profil des Sondenkörpers 110(8) weiter zu reduzieren. Insbesondere sind abgeschrägte Öffnungen 192 (am besten in 21 dargestellt) durch die Elektroden 290 hindurch ausgebildet. Die Sensorchips 114' sind fest innerhalb der abgeschrägten Öffnungen 192 montiert. Wie in 23 illustriert, ist die abgeschrägte Öffnung 192 so geschnitten, dass sie an der inneren Oberfläche der Elektrode 290 größer ist als verglichen mit der äußeren Oberfläche der Elektrode 290. Ein Sensorchip 114' wird dann in die abgeschrägte Öffnung 192 von der Unterseite der Elektrode 290 aus platziert. Damit wird der Sensorchip 114' fest zwischen der äußeren Oberfläche des Schlauchs 164 und der konischen Fläche der abgeschrägten Öffnung 192 gehalten, wenn die Elektrode 290 auf dem Schlauch 164 montiert wird.
Durch ein Verwenden dieser Elektrode 192 wird der Sensorchip 114' nahezu an der Gewebsoberfläche platziert. Wie vorangehend diskutiert, ist der Sensorchip 114' vorzugsweise im Kontakt mit einer metallischen Fläche der Elektrode 290. Die Gestaltung der Elektrode 290 erlaubt, dass dieses ohne ein Vergrößern des Profils von dem Sondenkörper 110(8) bewerkstelligt wird. Zusätzlich ermöglicht die Elektrode 290, dass ein Sensorchip 114' näher an dem Gewebe platziert wird, das gemessen und abgetragen werden soll, da die Elektrode 290 nicht die Oberfläche des Sensorchips 114' abdeckt, der die Temperatur detektiert. Die Elektrode 290 wird mit Presssitz um den Schlauch 164 herum dargestellt und ist als eine segmentierte Elektrode abgebildet. Jedoch können andere Elektroden inklusive Spulenelektroden ähnlich konfiguriert sein, mit speziell gestalteten abgeschrägten Öffnungen.
Einzelnes Sensorsystem
In den vorangegangenen diskutierten bevorzugten Ausführungsformen werden multiple Temperatursensorchips 114' verwendet, um die Temperatur des Gewebes zu messen, dass für eine Abtragung anvisiert ist. Da die Sensorchips 114' digital kommunizieren, hat das Verwenden von nur einem einzelnen Sensor 114' das Potential, mehr Sicherheit gegen elektrisches Rauschen in der Umgebung zu bieten, im Vergleich zu einem konventionellen Sensor, der analoge Signale mit geringem Pegel ausgibt. Konsequenterweise kann ein einzelner digitaler Temperatursensor 114' eher als Mehrfach-Sensoren 114' vorteilhaft eingesetzt werden, um während des Ablationsprozesses Temperatursensordaten zu erhalten. Daher schafft das Verwenden von einem Sensorchip 114' eher als von Mehrfach-Sensorchips 114' noch einen Vorteil über den Verwenden von analogen Temperatursensoren, da analoge Sensoren anfällig für geringe Mengen von elektrischem Rauschen sind.
Multiplex-Systeme
Eine andere Art und Weise, in welcher die Anzahl der Drähte innerhalb der medizinischen Sonde und einem assoziiertem Verbindungskabel reduziert werden kann, umfasst ein Multiplexen der Temperatursignale, die von den Temperatursensoren ausgegeben werden. Ein derartiges Multiplexen kann unter Verwendung von z. B. digital gesteuerten Schaltern, spannungsgesteuerten Oszillatoren und Filtern bewerkstelligt werden.
24 illustriert ein schematisches Diagramm eines Systems 300, welches ähnlich zu dem System 100 ist, das oben beschrieben wurde, mit der Ausnahme, dass das System 300 ein Multiplex-Verfahren einsetzt. Insoweit, dass die Komponenten der System 100 und 300 gemeinsam sind, wurden identische Bezugszeichen vergeben. Das System 300 weist eine Sonde 302 auf, welche mit einem RF-Leistungsgenerator 304 über das Kabel 106 verbunden ist. Die Sonde 302 weist einen Mehrzahl von analogen oder digitalen Temperatursensoren 306 (Sensoren 1 bis 4) auf, wie etwa Thermistoren, Thermoelemente, Widerstandstemperaturdetektoren (RTDs) oder digitale Temperatursensorchips, die unter Verwendung digital gesteuerter Schalter 308 gemultiplext sind. Insbesondere sind die Schalter 308 jeweils mit den Temperatursensoren 306 verbunden, die in Kombination geschaltete Sensor-Unterbaugruppen 310 bilden. Der Schalter 308 und der Temperatursensor 306 innerhalb jeder Baugruppe kann diskret in Bezug aufeinander sein oder alternativ kann in einem Schalter/Sensor-Modul oder Hybridschaltkreis kombiniert sein. Ein gewöhnlicher Datenbus 312, welcher eine Datenleitung 314, eine Erdungsleitung 316 und eine Steuerleitung 318 aufweist, ist distal mit den geschalteten Sensor-Unterbaugruppen 310 verbunden.
Insbesondere sind die geschalteten Sensor-Unterbaugruppen 310 parallel mit dem gewöhnlichen Datenbus 312 verbunden, wobei die Datenleitung 314 mit der Schalterseite von den geschalteten Sensor-Unterbaugruppen 310 verbunden ist, die Erdungsleitung 316 mit der Sensorseite der geschalteten Sensor-Unterbaugruppen 306 verbunden ist und die Steuerungsleitung 318 mit den Schaltern 308 verbunden ist.
Die Schalter 308 sind so kodiert, dass ein Taktsignal, das daran angelegt wird, jeweils einen Schalter 308 zu einem Zeitpunkt in einer sequenziellen und vorbestimmten Reihenfolge schließt, wodurch ein Mittel bereitgestellt wird, um Temperatursensordaten von jedem Sensor 306 unter Verwendung der einzigen Datenleitung 314 zu erhalten. Hierzu ist der gewöhnliche Datenbus 312 mit den Temperatur-Steuerungsschaltkreis 320 in dem RF-Leistungsgenerator 304 verbunden. Der Temperatur-Steuerungsschaltkreis 320 weist einen Mikroprozessor 321 auf, der zum Erzeugen und Übertragen eines Taktsignals 322 zu den Sensor-Baugruppen 310 über die Steuerleitung 318 konfiguriert ist. Da das Taktsignal 322 jeden Schalter 308 triggert, sich zu schließen, wird der jeweilige Sensor 306 zwischen der Daten- und der Erdungsleitung 310 und 312 verbunden, wodurch dem Mikroprozessor 321 ermöglicht wird, das Temperaturdaten-Ausgangssignal von dem jeweiligen Sensor 306 auszulesen.
25 illustriert ein exemplarisches Temperatursignal 324 für die analoge Version des Systems 300, von dem Temperaturdaten für jeden Sensor 306 erhalten werden können. Diese Temperaturdaten sind durch vier unterschiedliche diskrete Spannungspegel repräsentiert, die in dem Temperatursignal 324 über vier jeweilige Zeitperioden 1–4 auftreten. Damit können die Temperaturdaten für jeden der Sensoren 1–4 basierend auf dem Spannungswert des Temperatursignals 324 in der korrespondierenden Zeitperiode erhalten werden. Die Vorteile des Betätigens aller Sensoren 306 auf den gleichen drei Drähten wären ähnlich zu denen, die in den oben beschriebnen Ausführungsformen gefunden wurden. D.h., die Anzahl der elektrischen Pfade, die notwendig ist, um das System zu implementieren, wird im Vergleich zu einem konventionellen System reduziert.
26 illustriert ein schematisches Diagramm eines Systems 330, das eine Sonde 332 und einen RF-Leistungsgenerator 324 aufweist. Das System 330 ist ähnlich zu dem oben beschriebenen System 300, mit der Ausnahme, dass es Bandpassfilter 336 verwendet, eher als die digitalen Schalter 308, um Temperaturdaten von einem der Sensoren 306 zu einem Zeitpunkt zu erhalten. Insbesondere sind Bandpassfilter 336 jeweils mit den Temperatursensoren 306 verbunden, welche in Kombination gefilterte Sensor-Unterbaugruppen 338 bilden. Der Filter 336 und der Temperatursensor 306 innerhalb jeder Baugruppe kann diskret im Hinblick zueinander sein oder er kann alternativ in gefilterten Sensor-Modulen oder Hybridschaltkreisen kombiniert sein. Die gefilterten Sensor-Unterbaugruppen 338 sind parallel mit dem gewöhnlichen Datenbus 312 verbunden, wobei die Datenleitung 314 mit der Filterseite von den gefilterten Sensor-Unterbaugruppen 338 verbunden ist, die Erdungsleitung 316 mit der Sensorseite der gefilterten Sensor-Unterbaugruppen 338 verbunden ist und die Steuerungsleitung 318 mit den Filtern 336 verbunden ist.
Jeder Bandpassfilter 336 ist auf eine bestimmte Frequenz eingestellt, sodass eine Mehrzahl von Frequenzen, die daran anliegt, Signalen ermöglicht, eine Frequenz zu einem Zeitpunkt in einer sequentiellen und vorbestimmten Reihenfolge zu passieren, wodurch Mittel bereitgestellt werden, um Temperatursensordaten von jedem Sensor 306 unter Verwendung der einzigen Datenleitung 314 zu erhalten. Hierzu wird der gewöhnliche Datenbus 312 proximal mit dem Temperatur-Steuerungsschaltkreis 340 in dem RF-Leistungsgenerator 334 verbunden. Der Temperatur-Steuerungsschaltkreis 340 weist einen Oszillator 356 auf, welcher zum Erzeugen und Übertragen einer Frequenz-Zeitablenkung an die Sensor-Baugruppen 338 über die Steuerleitung 318 konfiguriert ist. Die Frequenz- Zeitablenkung umfasst alle einzelnen Frequenzen, auf die die Bandpassfilter 336 eingestellt sind. Damit werden während einer Frequenz-Zeitablenkung die Sensoren 306 zwischen der Daten- und Erdungsleitung 310 bzw. 312 einer zu einem Zeitpunkt verbunden, wodurch einem Mikroprozessor 351 des Temperatur-Steuerungsschaltkreises 340 ermöglicht wird, die Temperaturdaten-Ausgangssignale von den jeweiligen Sensoren 306 auszulesen.
27 illustriert ein exemplarisches Temperatursignal 344, von welchem Temperaturdaten für jeden Sensor 306 erhalten werden können. Diese Temperaturdaten sind durch vier unterschiedliche diskrete Spannungspegel repräsentiert, die in dem Temperatursignal 339 über vier jeweilige Frequenzbereiche 1–4 auftreten. Damit können die Temperaturdaten für jeden von den Sensoren 1–4 basierend auf dem Spannungswert des Temperatursignals 339 bei dem korrespondierenden Frequenzbereich erhalten werden. Wieder wären die Vorteile des Betätigens aller Sensoren 306 auf den gleichen drei Drähten ähnlich zu denen, die in den oben beschriebenen Ausführungsformen gefunden wurden. D.h., die Anzahl der elektrischen Pfade, die notwendig ist, um das System zu implementieren, wird verglichen mit einem konventionellen System reduziert.
28 illustriert ein schematisches Diagramm eines Systems 350, das eine Sonde 352 und einen RF-Leistungsgenerator 354 aufweist. Das System 350 ist ähnlich dem oben beschriebenen System 300, mit der Ausnahme, dass es einen spannungsgesteuerten Oszillator 356 einsetzt, eher als die digitalen Schalter 308, um Temperaturdaten von den Sensoren 306, eine zu einem Zeitpunkt zu erhalten. Insbesondere sind die Oszillatoren 356 jeweils mit den Temperatursensoren 306 verbunden, um Oszillator-Sensor-Unterbaugruppen 358 zu bilden. Der Oszillator 356 und der Temperatursensor 306 in jeder Baugruppe kann diskret in Bezug aufeinander sein oder alternativ kann er kombiniert in einem gefilterten Sensormodul oder Hybridschaltkreis sein. Die oszillierenden Sensor-Unterbaugruppen 358 sind parallel mit dem gewöhnlichen Datenbus 312 verbunden, wobei die Datenleitung 314 mit der Oszillatorseite der oszillierenden Sensor-Unterbaugruppen 358 verbunden ist, die Erdungsleitung 316 mit der Sensorseite mit der oszillierenden Sensor-Unterbaugruppen 358 verbunden ist und die Steuerleitung 318 mit den Oszillatoren 356 verbunden ist.
Jeder Oszillator 356 schwingt mit einer eindeutigen Frequenz proportional zu dem Spannungs-Ausgangssignal von dem jeweiligen Sensor 306, der mit dem Oszillator 356 verbunden ist. Damit wird das Signal-Ausgangssignal von jeder oszillierenden Sensor-Unterbaugruppe 358 Temperaturdaten in Form von eines frequenzmodulierten Signals enthalten. Hierzu ist der gewöhnliche Datenbus 312 proximal mit dem Temperatur-Steuerungsschaltkreis 360 in dem RF-Leistungsgenerator 354 verbunden. Der Temperatur-Steuerungsschaltkreis 360 führt die Spannungsenergie über die Steuerleitung 318 zu jeder oszillierenden Sensor-Unterbaugruppe 358, um die spannungsgesteuerten Oszillatoren 356 zu steuern. Der Temperatur-Steuerungsschaltkreis 360 weist ferner Bandpassfilter 362i, 362ii, 362iii und 362iv auf, von denen jeder auf eine ausgewählte von den zentralen Frequenzen eingestellt ist, mit denen die Oszillatoren 356 schwingen. Die Bandpassfilter 362 filtern das Signal, dass durch die Oszillatoren 356 über die Datenleitung 314 übertragen wird, welche dann durch einen Mikroprozessor 361 ausgelesen werden. Damit werden die vier frequenzmodulierten Signale auf dem gewöhnlichen Datenbus 312 simultan übertragen, wobei die Signale dann durch die Bandpassfilter 362i, 362ii, 362iii und 362iv decodiert werden. Obwohl die Bandpassfilter 362 in dem RF-Generator 354 in der illustrierten Ausführungsform untergebracht sind, können sie alternativ in dem Sondenhandgriff der medizinischen Sonde (nicht dargestellt) untergebracht sein. Wieder wären die Vorteile des Betätigens aller Sensoren 306 auf den gleichen drei Drähten ähnlich zu denen, die in den oben beschriebenen Ausführungsformen gefunden wurden. D.h., die Anzahl der elektrischen Pfade, die notwendig ist, um das System zu implementieren, wird verglichen mit einem konventionellen System reduziert.
Es sollte angemerkt sein, dass, obwohl die Temperatursensoren 306 in den oben beschriebenen System 300, 330 und 350 durch Verwenden unterschiedlicher Zeitperioden oder unterschiedlicher Frequenzen voneinander abgegrenzt sind, die Temperatursensoren 306 unter Verwendung von jedem orthogonalen Satz von Signalen voneinander abgegrenzt sein können. Es sollte ebenfalls angemerkt sein, dass die Schalter, Filter oder Oszillatoren, die in den oben beschriebenen Systemen 300, 330 bzw. 350 implementiert sind, in dem distalen Ende einer Sonde gestaltet dargestellt sind, wodurch sich die Reduktion der elektrischen Pfade in der Sonde selbst ergibt, sowie in dem Kabel, das zurück zu dem Ablations-Leistungsgenerator führt. Alternativ können die Schalter, Filter oder Oszillatoren von diesen Systemen in dem Sondenhandgriff gestaltet sein, wodurch sich eine Reduktion der elektrischen Pfade nur in dem Kabel ergibt, das von dem Handgriff zu dem Leistungsgenerator führt. Ein Platzieren dieses Schaltkreises in dem Sondenhandgriff würde leichter zu implementieren sein, aufgrund des relativ kleinen Raums, der in dem Sondenkörper zur Verfügung steht. Jedoch opfert diese Anordnung die Vorteile der Reduktion von elektrischen Pfaden durch die Sonde.

Claims

Medizinische Sonde aufweisend: ein längliches Element mit einem distalen Ende, eine Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren, die von dem distalen Ende des länglichen Elementes getragen werden, wobei jeder von dem einen oder den mehreren digitalen Temperatursensoren so konfiguriert ist, dass er ein digitales Signal ausgibt, das eine gemessene Temperatur repräsentiert, und ein gebräuchlicher elektrischer Bus, der durch das längliche Element getragen wird und zwei oder mehr elektrische Pfade definiert, von denen jeder mit der Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren verbunden ist.
Medizinische Sonde gemäß Anspruch 1, wobei jeder von der Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren in einem integrierten Schaltkreis enthalten ist.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei jeder der Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren eine einzelne digitale Adresse aufweist, wodurch es ermöglicht wird, Temperaturdaten von jedem individuellen digitalen Temperatursensor individuell zu erhalten.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der gebräuchliche elektrische Bus sich durch das längliche Element hindurch erstreckt und direkt mit der Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren verbunden ist.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner einen anderen Bus aufweist, der sich durch das längliche Element hindurch erstreckt, wobei der gebräuchliche elektrische Bus in dem proximalen Ende des länglichen Elementes angeordnet ist und indirekt über den anderen Bus mit der Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren verbunden ist.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner einen Handgriff aufweist, der an dem proximalen Ende des länglichen Elementes montiert ist, wobei der Handgriff eine Schnittstelle aufweist, um ein Kabel mit den zwei oder mehr elektrischen Pfaden zu verbinden, wobei das Kabel eine Verbindung zwischen der Sonde und einem Ablations-Engergiegenerator bereitstellt.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das längliche Element einen Katheterkörper aufweist.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das längliche Element einen chirurgischen Sondenkörper aufweist.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der gebräuchliche elektrische Bus aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem zweiadrigen Kabel, einem dreiadrigen Kabel, einem Flex-Schaltkreis und einem Flex-Schaltkreis/Kabel-Hybrid besteht.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die zwei oder mehr elektrischen Pfade eine Datenleitung und eine Erdungsleitung aufweisen.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die zwei oder mehr elektrischen Pfade eine Datenleitung, eine Erdungsleitung und eine Energieleitung aufweisen.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei jeder von den zwei oder mehr elektrischen Pfaden einen einzelnen Draht aufweist.
Medizinische Sonde nach Anspruch 10, wobei jeder von der Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren so konfiguriert ist, dass er parasitisch die jeweilige Datenleitung als eine Energieleitung verwendet.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die digitalen Temperatursensoren parallel zu den zwei oder mehr elektrischen Pfaden angeschlossen sind.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 14, die ferner eine Elektrode aufweist, die durch das distale Ende des länglichen Elementes getragen wird, wobei einer oder mehrere der Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren benachbart zur Elektrode angeordnet ist.
Medizinische Sonde nach Anspruch 15, wobei die Elektrode aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Segmentelektrode, einer Ballonelektrode und einer Mikroporenelektrode besteht.
Medizinische Sonde nach Anspruch 15, wobei die Elektrode eine Spitzenelektrode ist.
Medizinische Sonde nach Anspruch 15, wobei die Elektrode eine angeschrägte Öffnung aufweist und wobei eine von der Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren in der angeschrägten Öffnung montiert ist und mit der Elektrode in einer bündigen Art und Weise angeordnet ist.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 14, die ferner eine Mehrzahl von Elektroden aufweist, die durch das distale Ende des länglichen Elementes getragen werden, wobei die Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren jeweils benachbart zur Mehrzahl von Elektroden angeordnet ist.
Medizinische Sonde nach Anspruch 19, wobei die Mehrzahl von Elektroden aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus festen leitfähigen Ringelektroden, spiralförmigen Spulenelektroden, Bandelektroden und aufgedruckten Elektroden besteht.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 19 bis 20, wobei zwei von der Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren mit jeder Elektrode verbunden sind.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 21, die eine oder mehrere Temperatursensor-Unterbaugruppen aufweist, die durch das längliche Element getragen werden, wobei jede der Temperatursensor-Unterbaugruppen eine Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren und einen gebräuchlichen elektrischen Bus aufweist, der mit der Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren verbunden ist, wobei jeder von den digitalen Temperatursensoren so konfiguriert ist, dass er digitale Daten ausgibt, die eine gemessene Temperatur repräsentieren.
Medizinische Sonde nach Anspruch 22, wobei der eine oder die mehreren Temperatursensor-Unterbaugruppen eine Mehrzahl von Temperatur-Unterbaugruppen aufweist.
Medizinische Sonde nach Anspruch 22, wobei die eine oder die mehreren Temperatursensor-Unterbaugruppen eine einzelne Temperatursensor-Unterbaugruppe aufweist, die sich entlang einer Seite des länglichen Elements erstreckt.
Medizinische Sonde nach Anspruch 22, wobei die eine oder die mehreren Temperatursensor-Unterbaugruppen zwei Temperatursensor-Unterbaugruppen aufweist, die sich entlang gegenüberliegender Seiten des länglichen Elementes erstrecken.
Medizinische Sonde nach Anspruch 22, wobei die eine oder die mehreren Temperatursensor-Unterbaugruppen eine einzelne Temperatursensor-Unterbaugruppe aufweist, die sich spiralförmig entlang des länglichen Elementes erstreckt.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei die eine oder die mehreren Temperatursensor- Unterbaugruppen eine Ring-Temperatursensor-Unterbaugruppe aufweist, die sich umlaufend um das längliche Element erstreckt.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei das längliche Element ein Rohr mit einem inneren Lumen aufweist, wobei abwechselnd digitale Temperatursensoren von einer von der einen oder den mehreren Temperatursensor-Unterbaugruppen an gegenüberliegenden äußeren Oberflächen des Rohres montiert sind und der Datenbus von der einen Temperatursensor-Unterbaugruppe das innere Lumen durch Öffnungen durchquert, die an gegenüberliegenden Seiten des Rohres ausgebildet sind.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei das längliche Element ein Rohr mit einem inneren Lumen aufweist, wobei die Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren an einer Außenfläche des Rohres montiert sind und der Datenbus sich in dem Lumen durch Paare von Öffnungen windet, die in dem Rohr zwischen benachbarten digitalen Temperatursensoren ausgebildet sind.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei das längliche Element Aussparungen aufweist, die sich entlang des länglichen Körpers erstrecken, und wobei die eine oder die mehreren Temperatursensor-Unterbaugruppen in der einen oder den mehreren Aussparungen montiert ist.
Medizinische Sonde nach einem der Ansprüche 22 bis 24, die ferner eine oder mehrere Elektroden aufweist, die durch das längliche Element getragen werden, wobei jede von der Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren benachbart zu der einen oder den mehreren Elektroden angeordnet ist.
Temperaturerfassungs-Ablationssystem aufweisend: die medizinische Sonde gemäß Anspruch 15, die ferner einen Ablationskopf aufweist, der sich durch das längliche Element erstreckt und mit der zumindest einen Elektrode verbunden ist, ein Kabel, das sich von dem proximalen Ende des länglichen Elementes aus erstreckt und mit dem Ablationskopf und dem gebräuchlichen elektrischen Bus verbunden ist und einen Ablations-Energiegenerator, der mit dem Kabel verbunden ist und so konfiguriert ist, dass er Temperaturdaten von der Mehrzahl von digitalen Temperatursensoren empfängt und Energie an die zumindest eine Elektrode basierend auf den empfangenen Temperaturdaten gesteuert überträgt.
System nach Anspruch 32, wobei der Energiegenerator ein Hochfrequenz-Energiegenerator ist.
Energiegenerator zur Verwendung mit der medizinischen Sonde gemäß Anspruch 15, aufweisend: eine Energiequelle, die so konfiguriert ist, dass sie Ablationsenergie zu der zumindest einen Elektrode zuführt, und einen Temperatur-Steuerschaltkreis, der so konfiguriert ist, dass er mit den digitalen Temperatursensoren kommuniziert.
Energiegenerator gemäß Anspruch 34, der ferner eine Generatorschnittstelle aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie mit einem Kabel von der medizinischen Sonde zusammenpasst und digitale Daten von den digitalen Temperatursensoren empfängt, wobei der Temperatur-Steuerschaltkreis so konfiguriert ist, dass er digitale Daten von der Generatorschnittstelle empfängt.
Energiegenerator nach einem der Ansprüche 34 bis 35, wobei der Temperatur-Steuerschaltkreis einen Mikroprozessor aufweist.
Energiegenerator nach einem der Ansprüche 34 bis 36, wobei die Energiequelle eine RF-Energiequelle ist.