DE60132938T2

DE60132938T2 - Chirurgische Mikrowellenablationsvorrichtung

Info

Publication number: DE60132938T2
Application number: DE60132938T
Authority: DE
Inventors: Dinesh Mody; Dany Milpitas Berube; Patrick Morin; Sing Fatt Chin
Original assignee: AFx LLC
Current assignee: AFx LLC
Priority date: 2000-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2021-09-13
Also published as: US20070203480A1; EP1669036A1; EP1186274B1; EP1669036B1; EP1186274A3; DE60118477D1; US7226446B1; DE60132938D1; EP1186274A2; DE60118477T2

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ablation, Ablösung bzw. Amputierung von biologischem Gewebe. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung verbesserte Ablationsvorrichtungen, die in der Lage sind, durch körperliche Organe hindurchzudringen.
Seit ihrem Einführen am Ende der 1980er Jahre sind medizinische Ablationsvorrichtungen ein Standardwerkzeug für Chirurgen und Elektrophysiologen geworden. Beispielsweise wurden Ablationsvorrichtungen, die Gleichstromschocks, Hochfrequenz (HF)-Strom, Ultraschall, Mikrowellen, direktes Heilen, Cryothermie oder Laser verwendeten eingeführt und mit unterschiedlichsten Graden verwendet, um biologische Gewebe zu ablatieren bzw. abzulösen. In manchen Ablationsverfahren kann jedoch die Ablation der gewünschten Gewebe aufgrund deren Anordnung oder des Vorhandenseins von physiologischen Hindernissen schwierig sein. Beispielsweise, bei einigen Herzanwendungen, wo die Ablationslinien epikardial vorgegeben sind, kann das Epikardium durch Schichten von Fett bedeckt sein, was die Läsionsbildung in dem Myokard-Gewebe verhindern kann.
Kathetervorrichtungen werden allgemein verwendet, um den Ablationsvorgang durchzuführen. Sie werden allgemein in eine Hauptvene oder -artherie oder durch einen Körperhohlraum, wie beispielsweise den Mund, die Harnröhre oder das Rektum, eingeführt. Diese Katheter werden dann zu einem Zielort in dem Körper (beispielsweise Organ) geführt, durch Betätigen des Katheters vom Eindringpunkt oder der natürlichen Körperöffnung aus. Beispielsweise wird bei Herzanwendungen ein Katheter typischerweise transvenös in die Oberschenkelvene eingeführt und zu einer Herzkammer geführt, um myokardiale Gewebe zu ablatieren. Obwohl die Katheter für eine Anzahl von Anwendungen funktionieren, ist es bei vielen Anwendungen wünschenswert, eine Ablationsanordnung vorzusehen, die verwendet werden kann, um eine Ablationsvorrichtung während eines chirurgischen Eingriffs zu positionieren.
Das Dokument US-A-5 290 286 zeigt ein bipolares Instrument, das eine stationäre Elektrode und eine bewegliche Elektrode verwendet.
Zusammenfassung der Erfindung
Um das vorgenannte und weitere Ziele der Erfindung zu erreichen, werden Vorrichtungen gezeigt, die die Ablation von Geweben innerhalb eines Hohlraums eines Organs betreffen. Allgemein betrifft die Erfindung eine Ablationsanordnung bzw. -vorrichtung und genauer eine chirurgische Vorrichtung, die eine Ablationsenergiequelle und eine Ablationsenergiespeisevorrichtung umfasst, die mit der Ablationsenergiequelle verbunden ist. Die Ablationsenergiespeisevorrichtung ist ausgestaltet, um ausreichend starke Ablationsenergie zu liefern, um die Gewebeablation hervorzurufen. In den meisten Ausführungsformen wird die Ablationsenergie gebildet aus einer elektromagnetischen Energie im Mikrowellenfrequenzbereich.
Die Erfindung betrifft eine Ablationsvorrichtung, die ein Ablationswerkzeug umfasst, das einen distalen Abschnitt aufweist, der ausgebildet ist, ausreichend starke Ablationsenergie zu liefern, um eine Gewebeablation hervorzurufen, und einen Fühler umfasst, der einen Nadelschaft aufweist, durch den sich ein Lumen bzw. eine Öffnung erstreckt. Der Nadelschaft weist auch ein proximales Zugangsende und ein distales Eindringende auf, das so ausgestaltet ist, dass es durch eine Wand eines Organs zu einem Organhohlraum eindringen kann. Das Lumen ist angeordnet, gleitend das Ablationswerkzeug von einer unausgefahrenen Position, in der der distale Abschnitt des Ablationswerkzeugs in das Lumen des Nadelschaftes setzt, zu einer ausgefahrenen Position zu tragen, die den distalen Abschnitt des Ablationswerkzeugs hinter das distale Eindringende des Nadelschaftes setzt.
In einigen Ausführungsformen ist der distale Abschnitt des Ablationswerkzeugs so angeordnet, dass er mit einem Winkel relativ zur Längsachse des Fühlers liegt, wenn der distale Abschnitt des Ablationswerkzeugs hinter das distale Eindringende des Nadelschaftes ausgefahren wird. Beispielsweise kann ein Winkel zwischen ungefähr 45 bis ungefähr 135 Grad verwendet werden. In zugehörigen Ausführungsformen umfasst die Ablationsanordnung eine Winkelkomponente, um den distalen Abschnitt des Ablationswerkzeugs in eine vorbestimmte Winkelposition auszurichten. Beispielsweise können eine Lenkanordnung, eine Federanordnung oder eine gekrümmte Fühleranordnung verwendet werden.
Die Erfindung betrifft eine Ablationsvorrichtung bzw. -anordnung, die einen Fühler, eine Antenne und eine Übertragungsleitung umfasst. Der Fühler ist so ausgestaltet, dass er in den Körperhohlraum eingeführt werden kann und in ein Organ innerhalb des Körperhohlraums eindringen kann. Der Fühler weist auch eine Längsachse auf. Die Antenne wird von dem Fühler zum Eindringen in einen Hohlraum innerhalb des Organs getragen und die Übertragungsleitung wird von dem Fühler getragen, um elektromagnetische Energie zu der Antenne zu liefern. Weiterhin sind die Antenne und die Übertragungsleitung so angeordnet, dass, wenn die Antenne in den Organhohlraum ausgefahren wird, die Antenne mit einem Winkel bezogen auf die Längsachse des Fühlers liegt. In einigen Ausführungsformen liegt die Antenne, wenn die Antenne in den Körperhohlraum ausgefahren wird, in der Nähe und im Wesentlichen parallel zur Innenwand des Organs.
Die Erfindung betrifft eine Mikrowellenablationsvorrichtung, die einen länglichen Fühler, eine Übertragungsleitung und eine Antennenvorrichtung umfasst. Der Fühler weist ein Eindringende auf, das geeignet ist, in ein Organ einzudringen und weist ein entgegengesetztes Zugangsende auf. Der Fühler hat ebenfalls eine Längsachse und definiert einen Eintrittskanal, der sich vom Eingangsende zum Eindringende davon erstreckt. Die Übertragungsleitung dient zum Zuführen von Mikrowellenenergie und weist ein proximales Ende auf, das mit einer Mikrowellenenergiequelle verbunden ist. Die Antennenvorrichtung ist distal verbunden mit der Übertragungsleitung und ist zur Strahlung eines Mikrowellenfeldes angeordnet, das ausreichend stark ist, um eine Gewebeablation hervorzurufen. Die Antennenvorrichtung weist weiterhin eine Antenne und ein dielektrisches Materialmedium auf, das um die Antenne angeordnet ist. Weiterhin sind die Antennenvorrichtung und wenigstens ein Abschnitt der Übertragungsleitung jeweils so dimensioniert, dass sie in Gleitaufnahme durch den Einführkanal des länglichen Führers dienen, während der längliche Fühler in dem Organ positioniert wird, in einer Position, in der die Antennenvorrichtung hinter das Einführende des Fühlers und mit einem Winkel bezogen auf die Längsachse des Fühlers vorgeschoben ist.
In einigen Ausführungsformen ist die Übertragungsleitung ein koaxiales Kabel, das einen inneren Leiter, einen äußeren Leiter und ein dielektrisches Medium umfasst, das zwischen dem inneren und dem äußeren Leiter angeordnet ist. In einer zugehörigen Ausführungsform ist ein distaler Abschnitt des äußeren Leiters so angeordnet, dass er im Hohlraum des Organs exponiert ist. In einer anderen zugehörigen Ausführungsform weist die Ablationsanordnung weiterhin eine Basis- oder Grundebene auf, die zur Verbindung der elektromagnetischen Energie zwischen der Antenne und der Grundebene dient. Die Grundebene ist allgemein mit dem äußeren Leiter der Übertragungsleitung verbunden und ist auf der Übertragungsleitung positioniert, derart, dass wenn die Antenne in den Organhohlraum in der Nähe der Innenwand des Organs vorgeschoben wird, die Grundebene außerhalb des Organhohlraums in der Nähe der äußeren Wand des Organs angeordnet ist.
In den meisten Ausführungsformen ist das Organ, das ablatiert bzw. amputiert wird, das Herz. Als solche kann die Ablationsanordnung verwendet werden, um Läsionen entlang der Innenwand des Herzens zu erzeugen. Beispielsweise können diese Läsionen verwendet werden, um Vorhofflimmern, typisches Vorhofflattern oder atypisches Vorhofflattern zu behandeln.
Die Erfindung betrifft auch eine Ablationsanordnung, die eine Nadelantenne und eine Übertragungsleitung umfasst. Sowohl die Nadelantenne als auch die Übertragungsleitung sind geeignet, in einen Körperhohlraum eingeführt zu werden. Die Übertragungsleitung ist für die Lieferung von elektromagnetischer Energie zu der Nadelantenne angeordnet und umfasst eine Längsachse. Die Nadelantenne ist für die Übertragung von elektromagnetischer Energie vorgesehen, die ausreichend stark ist, um eine Gewebeablation hervorzurufen. Die Nadelantenne umfasst auch ein Eindringende, das geeignet ist, in ein Organ innerhalb des Körperhohlraums einzudringen, derart, dass die Nadelantenne durch die Wand des Organs in den Hohlraum innerhalb des Organs eingeschoben werden kann. Weiterhin wird wenigstens entweder die Nadelantenne oder die Übertragungsleitung um einen Winkel bezüglich der Längsachse der Übertragungsleitung gebogen, sodass die Nadelantenne in der Nähe einer inneren Wand des Organs positioniert werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft und nicht auf einschränkende Weise in den Figuren der beigefügten Zeichnungen dargestellt, in denen gleiche Bezugziffern sich auf gleiche Elemente beziehen, und in denen:
1 eine Seitenansicht im Schnitt eines Fühlers ist, der in einen Körperhohlraum und in ein Organ eindringt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2A eine Draufsicht auf ein Ablationswerkzeug ist, umfassend eine Antennenvorrichtung und eine Übertragungsleitung, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2B eine Seitenansicht im Querschnitt der Antennenvorrichtung von 2A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2C eine Draufsicht auf die Antennenvorrichtung im Wesentlichen entlang der Ebene der Linie 2-2' in 2B gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2D eine perspektivische Ansicht der Antennenvorrichtung von 2A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
3A und 3B eine Aufeinanderfolge von Seitenansichten im Schnitt des Ablationswerkzeugs von 2 sind, das eingeführt und durch den Fühler von 1 vorgeschoben wurde, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4A und 4B Seitenansichten im Schnitt der Ablationsvorrichtung der 3A und 3B sind, die eine spitze bzw. stumpfe Winkelposition gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben;
5 eine Seitenansicht im Schnitt einer alternativen Ausführungsform des Fühlers ist, mit einem gekrümmten Nadelschaft gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6A eine Seitenansicht im Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Antennenvorrichtung ist;
6B eine Frontansicht der Antennenvorrichtung entlang der Ebene der Linie 6-6' in 6A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
7 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Antennenvorrichtung ist;
8 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Antennenvorrichtung ist;
9A eine Seitenquerschnittsansicht der Antennenvorrichtung von 2 ist, während diese ein konzentriertes elektromagnetisches Feld gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt;
9B eine Draufsicht im Querschnitt der Antennenvorrichtung von 2 ist, während sie ein konzentriertes elektromagnetisches Feld gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt;
10 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Antennenvorrichtung ist;
11 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Antennenvorrichtung ist;
12A und 12B Seitenansichten im Querschnitt einer Ablationsvorrichtung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind;
13A und 13B Seitenansichten im Querschnitt einer Ablationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind;
14A und 14B Seitenansichten im Querschnitt einer Ablationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind;
15 eine Seitenansicht im Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Ablationsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
16 eine Seitenansicht im Querschnitt eines Fühlers ist, eingeführt durch eine Eintrittsvorrichtung, die in dem Körperhohlraum positioniert ist und eindringend in einen Körper eines Organs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17 eine Seitenansicht ist, die ein Herzverfahren zeigt unter Verwendung der Ablationsanordnung der 1–3 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 eine Draufsicht auf eine Ablationsvorrichtung mit einer Nadelantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
19 eine Seitenansicht der Nadelablationsvorrichtung von 18, nach Eindringen in eine Organwand (im Querschnitt), gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
20 eine perspektivische Ansicht der Nadelablationsvorrichtung von 18 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
21 eine Seitenansicht im Querschnitt einer Nadelantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
22 eine Seitenansicht im Querschnitt einer Nadelantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
23 eine Seitenansicht im Querschnitt einer Nadelantenne gemäß einer Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung ist;
24 eine Seitenansicht im Querschnitt einer Nadelantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
25A und 25B Seitenansichten einer Nadelantenne sind, die eine spitze bzw. eine stumpfe Winkelposition gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweisen;
26 eine perspektivische Ansicht einer Nadelantenne ist, die einen Greifblock gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
27A eine perspektivische Ansicht einer Nadelantenne gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
27B eine Seitenansicht der Nadelantenne von 27A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
27C eine Seitenansicht der Nadelantenne von 27A, nach dem Durchdringen einer Organwand (im Querschnitt), gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr im Detail und unter Bezugnahme auf einige bevorzugte Ausführungsformen davon und wie diese in den beigefügten Zeichnungen illustriert sind beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung sind eine Vielzahl von spezifischen Details dargestellt, um ein tiefgreifendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu liefern. Es ist jedoch für den Fachmann ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne manche oder alle dieser spezifischen Details ausgeführt werden kann. Darüber hinaus wurden bekannte Verfahrensschritte im Detail nicht beschrieben, um die vorliegende Erfindung nicht unnötigerweise zu verschleiern.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Ablationsanordnung bzw. -vorrichtung, die in der Lage ist, Gewebe innerhalb des Hohlraums eines Organs (oder Ductus) zu ablatieren. Genauer schafft die vorliegende Erfindung eine Ablationsvorrichtung, die in der Lage ist, Läsionen entlang einer Innenwand eines Organs zu erzeugen. Die Ablationsvorrichtung umfasst allgemein eine Ablationsenergiequelle und eine Ablationsenergiezuführvorrichtung, die mit der Ablationsenergiequelle verbunden ist. Die Ablativenergiezuführvorrichtung ist ausgebildet, um ausreichend starke ablative Energie zu liefern, um eine Gewebeablation hervorzurufen. Die Ablationsenergiezuführvorrichtung umfasst allgemein eine Winkelkomponente, die verwendet wird, um die Vorrichtung innerhalb des Organs zu positionieren, nachdem die Vorrichtung durch die Wand des Organs eingeführt wurde. In einer Ausführungsform wird ein Fühler oder Einführer, der ein Eindringende aufweist, das in der Lage ist, durch die Wand eines Organs einzudringen, verwendet, um zu helfen, die Vorrichtung durch die Wand des Organs hineinzubringen. In einer anderen Ausführungsform ist die Vorrichtung mit einem Eindringende ausgestattet, das in der Lage ist, durch die Wand eines Organs einzudringen.
Die Ablationsvorrichtung umfasst einen Fühler und ein Ablationswerkzeug. Das Ablationswerkzeug, das eine Antenne und eine Übertragungsleitung aufweist, die mit der Antenne gekoppelt ist, ist in der Lage, von dem Fühler zum Einsatz in einem Hohlraum innerhalb des Organs getragen zu werden. Die Übertragungsleitung dient für die Lieferung von elektromagnetischer Energie zu der Antenne. Der Fühler dient dazu in einen Körperhohlraum eingeführt zu werden und in ein Organ innerhalb des Körperhohlraums einzudringen. Darüber hinaus ist die Ablationsanordnung so vorgesehen, dass wenn die Antenne ausgefahren wird in den Organhohlraum, die Antenne mit einem Winkel bezüglich der Längsachse des Fühlers liegt. In einigen Ausführungsformen ist die Antenne nach Ausfahren so konfiguriert, dass sie eine vorbestimmte Position einnimmt, die im Wesentlichen der Form und/oder Winkelposition der Wand, die ablatiert werden soll, entspricht.
Bezugnehmend ausgangs auf die 1–3 wird eine Ausführungsform der Erfindung der Ablationsanordnung bzw. -vorrichtung beschrieben. In dieser Ausführungsform umfasst die Ablationsvorrichtung die allgemein mit 10 bezeichnet ist (dar gestellt in 3), einen relativ dünnen, länglichen Fühler 12 (dargestellt in 1), der in Verbindung mit einem Ablationswerkzeug 24 (dargestellt in 2) arbeitet. Der Fühler 12 weist ein proximales Zugangsende 14 und ein entgegengesetztes distales Eindringende 16 auf, das geeignet ist, in ein Organ 18 innerhalb eines Körperhohlraums 20 einzudringen. Der Fühler 12 weist auch ein sich längs erstreckendes Lumen bzw. eine Öffnung 22 auf, das bzw. die so bemessen ist, dass es bzw. sie das Ablationswerkzeug 24 da hindurchgehend aufnehmen kann. Das Ablationswerkzeug 24 umfasst eine Übertragungsleitung 28, die eine Antennenvorrichtung 30 an ihrem distalen Ende trägt. Die Antennenvorrichtung 30 ist so ausgestaltet, dass sie ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das ausreichend stark ist, um eine Gewebeablation hervorzurufen. Ein proximales Ende 42 der Übertragungsleitung 28 ist mit einer Energiequelle (nicht dargestellt) verbunden.
Die Antennenvorrichtung 30 und die Übertragungsleitung 28 sind derart bemessen, dass sie gleitbeweglich durch das Lumen bzw. die Öffnung 22 sind, während der längliche Fühler 12 in einer Wand 35 des Organs 18 angeordnet ist. Als solches kann das Ablationswerkzeug 24 innerhalb des Fühlers 12 vorgeschoben werden, bis die Antennenvorrichtung 30 in einen Hohlraum innerhalb des Organs 18 in eine Position hinter das Eindringende 16 des Fühlers 12 bewegt wurde. Wie in 3B gezeigt, ist das Ablationswerkzeug 24 derart ausgestaltet, dass wenn es sich hinter das Eindringende 16 des Fühlers 12 erstreckt, die Antenne 30 sich mit einem Winkel 38 bezüglich der Längsachse 40 des Fühlers 12 erstreckt (der Achse genommen von dem proximalen Ende 14 des Fühlers). In vielen Ausführungsformen ist der Winkel 38 derart ausgewählt, dass wenn die Antennenvorrichtung 30 in den Organhohlraum ausgefahren wird, die Antennenvorrichtung 30 eine vorbestimmte Winkelposition einnimmt, die der Form und/oder Winkelposition der zu ablatierenden Wand entspricht. Beispielsweise kann eine Winkelposition, die die Antennenvorrichtung im Wesentlichen parallel zu der Hohlraumwand setzt, verwendet werden.
Demzufolge wird eine Ablationsvorrichtung vorgesehen, die einen dünnen, länglichen Fühler als einen Ausfahrmechanismus verwendet, um eine Antennenvorrichtung innerhalb des Organs zu positionieren, das ablatiert werden soll. Wenn der Fühler in einer Wand des Organs positioniert ist, werden die Antennenvorrichtung und die Übertragungsleitung durch den Kanal des Fühlers als eine Einheit einge führt, bis die Antennenvorrichtung innerhalb des Hohlraums des Organs positioniert ist. Danach wird ein elektromagnetisches Feld von der Antennenvorrichtung emittiert, das ausreichend stark ist, die Gewebeablation hervorzurufen. Diese Anordnung ist besonders nützlich, wenn die Zielbereiche für die Ablation Hindernisse entlang der Außenwand des Organs haben. Beispielsweise kann die Ablationsvorrichtung verwendet werden, Schichten von Fett oder Venen zu überbrücken und herumzuschiffen, die die epikardiale Oberfläche (z. B. die äußere Wand) des Herzens umgeben. Zusätzlich erlaubt die Winkelkomponente der Ablationsvorrichtung eine präzise Positionierung und Platzierung der Antennenvorrichtung an spezifischen Orten innerhalb des Hohlraums eines körperlichen Organs. Demzufolge kann die Ablationsenergie akkurat auf das für die Ablation bestimmte Gewebe übertragen werden.
Bezugnehmend auf die 3A und 3B umfasst der längliche Fühler 12 eine starre Nadel 43, die einen länglichen Nadelschaft 44 aufweist, der dazu geeignet ist, durch das Organ 18 an seinem distalen Eindringende 16 durchzustechen. Beispielsweise kann das distale Eindringende 16 die Form einer herkömmlichen Nadel mit geneigter Spitze oder eine geneigte gefaste Spitzennadel aufweisen, wobei beide einen scharfen Schneidrand bilden. Die Öffnung 22 erstreckt sich längs durch den Nadelschaft 44 und umfasst eine proximale Zugangsöffnung 46 und eine entgegengesetzte distale Eindringöffnung 47 an dem distalen Eindringende 16 davon. Wie gezeigt, ist ein Handgriff 50 an dem proximalen Ende des Nadelschaftes 44 vorgesehen, um das Eindringen und Herausziehen der Antennenvorrichtung 30 in die proximale Eingriffsöffnung 46 der Öffnung 42 hinein und wieder heraus zu erleichtern.
Allgemein ist der Nadelschaft 44 ein dünnwandiges starres Rohr, das einen äußeren Durchmesser von weniger als 3 mm und einen Innendurchmesser von ungefähr weniger als 1,5 mm aufweist. Zusätzlich liegt die Wanddicke im Bereich von zwischen ungefähr 0,003 Zoll bis ungefähr 0,007 Zoll, und ein Öffnungsdurchmesser (innerer Durchmesser) liegt im Bereich von ungefähr 0,040 Zoll bis ungefähr 0,060 Zoll. In der dargestellten Ausführungsform beträgt die Wanddicke ungefähr 0,005 Zoll und der Öffnungsdurchmesser beträgt 0,050 Zoll. Diese relativ geringe Durchmessergröße ist besonders geeignet für die Verwendung in hochvaskularisierten Organen, wie beispielsweise das Herz, um somit den Punktionsdurchmesser und somit das potenzielle Bluten zu minimieren. Es ist natürlich selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, um die Gewebe von anderen Organen abzulösen, und insbesondere ebenfalls die inneren Wände von anderen Organen. Weiterhin kann der Nadelschaft aus jedem geeigneten Material gebildet sein, das starr und biokompatibel ist. Beispielsweise kann nicht rostender Stahl verwendet werden. Zusätzlich sollte vermerkt werden, dass die Größen keine Begrenzung darstellen und dass die Größen entsprechend den spezifischen Anforderungen einer jeden Vorrichtung sich ändern können.
In den meisten Ausführungsformen wird der Fühler zunächst durch die Haut oder einen Körperhohlraum und dann in das Zielorgan oder -gewebe positioniert. Abhängig von der Eindringtiefe kann die Wand des eingedrungenen Organs, das den Nadelschaft umgibt in vertikaler und lateraler Position (und Stütze) des Fühlers während der Gewebeablation verwendet werden. Bezugnehmend auf die 3A und 3B, wenn der Fühler 12 am Zieleindringort richtig positioniert und zurückgehalten ist, und genauer, wenn das distale Eindringende 16 des Nadelschaftes 44 an die richtige gewählte Tiefe gesetzt ist, wie das in den 3A und 3B gezeigt ist, kann die Antennenvorrichtung 30 in die Organhöhle vorgeschoben werden.
In einigen Ausführungsformen sind der Fühler 12 und das Ablationswerkzeug 24 als eine integrale Einheit gebildet, wobei die Antennenvorrichtung 30 in Position bewegt wird durch Verschieben des Ablationswerkzeugs 24 durch den Fühler von einer ersten vorbestimmten Position zu einer zweiten vorbestimmten Position. Beispielsweise kann ein Handgriff, der mechanisch mit dem Ablationswerkzeug 24 gekoppelt ist, verwendet werden, um die Gleitbewegung des Antennenwerkzeugs 24 durch den Fühler 12 zu kontrollieren. Als solche ist die erste vorbestimmte Position ausgestaltet, die Antennenvorrichtung 30 in eine nicht vorgeschobene Position (wie in 3A gezeigt) zu platzieren und die zweite vorbestimmte Position ist ausgestaltet, die Antennenvorrichtung in eine ausgefahrene Position (wie in 3B gezeigt) zu setzen. In anderen Ausführungsformen sind der Fühler 12 und das Ablationswerkzeug 24 getrennte Elemente und demzufolge wird das Ablationswerkzeug 24 in den Fühler 12 eingesetzt, nachdem der Fühler 12 in dem Zielgebiet des Organs 18 positioniert ist. Nachdem das Ablationswerkzeug 24 in den Fühler 12 gesetzt wurde, kann die Antennenvorrichtung 30 von der unausgefahrenen Position (wie in 3A gezeigt) zu der ausgefahrenen Position (wie in 3B gezeigt) vorgeschoben werden.
Beim Ausfahren wird das Ablationswerkzeug 24 durch den Handgriff 50 und durch die Öffnung (Lumen) 22 bewegt. Wie am besten aus den 3A und 3B ersichtlich, werden die Antennenvorrichtung 30 und die zugeordnete Übertragungsleitung 28 längs durch die Öffnung 22 des Nadelschaftes 44 zu dem distalen Eindringende 16 davon vorgeschoben. Durch weiter nachfolgendes Vorschieben kann die Antennenvorrichtung 30 betätigt werden, so dass sie sich durch die Eindringöffnung 47 des Einführkanals 22 und in den Hohlraum des Organs 18 erstreckt. Ein solches Vorschieben erlaubt der Antennenvorrichtung 30 eine vorbestimmte Position anzunehmen, mit einem Winkel 38 bezogen auf die Längsachse 40 des Fühlers 12. Wie gezeigt, befindet sich die vorbestimmte Position in einer Richtung auf die Innenwand des Organs 18, und im Wesentlichen parallel zu dem Gewebe, das für dessen Ablation ausgewählt ist. In einer Ausführungsform ist die Antennenvorrichtung so angeordnet, dass sie sich in die Winkelposition während des Vorschiebens der Antennenvorrichtung durch den Fühler bewegt. In einer anderen Ausführungsform ist die Antennenvorrichtung so angeordnet, dass sie sich in die Winkelposition nach Vorschieben des Antennenwerkzeugs durch den Fühler bewegt. Ausfahrtechniken werden unten noch genauer beschrieben.
Wie in den 3A und 3B gezeigt, dringt der Fühler 12 senkrecht in das Organ 18 ein und die Antennenvorrichtung 30 ist ca. 90 Grad von der Längsachse 40 des Fühlers 12 positioniert. Es wird jedoch angenommen, dass diese Position nicht immer möglich ist, da einige Organe sehr schwer zu erreichen sind, und demzufolge kann der Fühler 12 in die Wand des Organs 18 mit unterschiedlichen Winkeln eingeführt sein. Demzufolge kann die vorliegende Erfindung so ausgestaltet sein, dass sie einen Bereich von Winkelpositionen liefert, die zu der Form und/oder Winkelposition der zu ablatierenden Wand passen. Beispielsweise kann eine Antennenvorrichtungsposition verwendet werden, die einen Winkel im Bereich von zwischen ungefähr 45 Grad bis ungefähr 135 Grad aufweist. Um dies darzustellen, zeigt 4A die Antennenvorrichtung 30 in einer Spitzwinkelposition mit einem Winkel 38 von ungefähr 60 Grad bezogen auf die Längsachse 40, und 4B zeigt die Antennenvorrichtung 30 in einer stumpfen Winkelposition mit einem Winkel 38 von ungefähr 120 Grad bezüglich der Längsachse 40. Diese Winkelpositionen stellt einen wichtigen Parameter dar, um sicherzustellen, dass die Antennenvorrichtung richtig in einer Richtung auf das Gewebe, das für die Ablation ausgewählt ist, positioniert ist. Darüber hinaus, obwohl nur drei Winkel gezeigt wurden, ist darauf hinzuweisen, dass dies keine Einschränkung ist und dass andere Winkel verwendet werden können.
Mehrere Ausführungsformen bezogen auf die Winkelpositionierung und Ausfahrung der Antennenvorrichtung werden nunmehr im Detail beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung sich in einer Mehrzahl von spezifischen Ausführungsformen verkörpert, ohne sich vom Geist oder Umfang der Erfindung zu entfernen und kann ohne einige oder alle dieser spezifischen Details ausgeführt werden.
Die Ablationsvorrichtung kann ein Federelement aufweisen, das speziell geformt und ausgestaltet ist, die Antennenvorrichtung in eine vorbestimmte gekrümmte Position zu drücken. D. h., dass das Federelement eine vorbestimmte Gestalt hat, die der Winkelposition der Antennenvorrichtung entspricht. Sobald die Antennenvorrichtung in die Organhöhle vorgeschoben wird, bewegt sich das Federelement, um seine vorbestimmte Form anzunehmen und demzufolge bewegt sich die Antennenvorrichtung in die vorbestimmte gekrümmte Position. Das Federelement besteht allgemein aus einem oder einer oder mehrerer vorgeformter elastischer oder federgleicher Streifen oder Stangen, die sich durch die Ablationsanordnung im Bereich der Antennenvorrichtung erstrecken. Die Streifen oder Stangen können ausgestaltet sein, dass sie eine kreisförmige oder rechteckige Querschnittsform haben. Beispielsweise können nicht rostenden Stähle, Kunststoffe und Formgedächtnismetalle verwendet werden.
In einer Implementierung dieser Ausführungsform ist das federähnliche Material ein Formgedächtnismetall, wie beispielsweise ein NiTi (Nitinol). Nitinol ist ein super elastisches Material, das typischerweise eine hervorragende Flexibilität und eine ungewöhnlich präzise Richtungsbevorzugung beim Biegen aufweist. Demzufolge, wenn die Antennenvorrichtung in dem Hohlraum eines Organs positioniert wird, ermöglicht der Nitinolstreifen der Antennenvorrichtung sich der Innenwand des Organs anzupassen. Gleichermaßen, wenn die Antennenvorrichtung aus dem Organ herausgezogen wird, erleichtert der Nitinolstreifen die Geradebiegung, um das Entfer nen durch den Fühler hindurch zu ermöglichen.
Die Vorrichtung umfasst ein Lenksystem zum Krümmen der Antennenvorrichtung in eine vorbestimmte Krümmungsposition. Das Lenksystem umfasst allgemein einen oder mehrere Drähte, die sich durch die Ablationsvorrichtung erstrecken. Die Drähte dienen dazu, die Antennenvorrichtung aus der ungekrümmten Position in eine gekrümmte Position zu ziehen, um ein kontrolliertes vorbestimmtes Krümmen bei der Antennenvorrichtung hervorzurufen. Die Zugdrähte sind allgemein an Ankern befestigt, die an dem proximalen Ende der Antennenvorrichtung angeordnet sind (daran befestigt sind). In dieser Art der Vorrichtung kann ein Lenkelement, das an dem Handgriff 50 angeordnet ist, verwendet werden, an den Drähten zu ziehen, um das Krümmen zu erleichtern. Jedoch kann die aktuelle Position des Handgriffs gemäß den speziellen Anforderungen einer jeden Ablationsvorrichtung variieren. Lenksysteme sind im Stand der Technik wohl bekannt und um sich kurz zu halten werden sie nicht näher beschrieben.
Der Nadelschaft des Fühlers kann vorgekrümmt oder gebogen sein, um die Antennenvorrichtung in ihre vorgeschobene Position auszurichten. Bezugnehmend auf 5, umfasst der Nadelschaft 44 des Fühlers 12 einen gekrümmten Abschnitt 55, der erneut die Position der Antennenvorrichtung 30 ausrichtet, derart, um sie von der Achse 40 des proximalen Endes 14 des Fühlers auszurichten. Da das distale Ende der Antennenvorrichtung 30 die gekrümmte Wand 55 des Einführkanals krümmt, wird die Antennenvorrichtung 30 auf die distale Eindringöffnung 47 gedrängt und in den Hohlraum des Organs 18 mit einem Winkel 33 bezüglich der Achse 40 geführt. Obwohl der Fühler dargestellt ist, als hätte er einen im Wesentlichen rechten Winkel, wird darauf hingewiesen, dass der Winkel des gekrümmten Abschnitts sich ändern kann, gemäß den spezifischen Anforderungen einer jeder Ablationsvorrichtung. Beispielsweise kann der Winkel 38 auch so ausgestaltet sein, dass er spitz oder stumpf ist (beispielsweise in den 4A und 4B), bezogen auf die Längsachse 40.
Zurückkommend auf die 2 und 3, ist dort das Ablationswerkzeug 24 dargestellt mit einer länglichen biegsamen Übertragungsleitung 28 und einer Antennenvorrichtung 30, die mit dem distalen Ende der Übertragungsleitung 28 verbunden ist.
Die Übertragungsleitung 28 ist für das Eindringen in den Fühler 12 geeignet und ist in der Lage, die Antennenvorrichtung 30 zu betätigen und/oder mit Energie zu versorgen. In Mikrowellenvorrichtungen wird typischerweise eine koaxiale Übertragungsleitung verwendet, und demzufolge umfasst die Übertragungsleitung 28 einen inneren Leiter 31 und einen äußeren Leiter 32 und ein dielektrisches Material 33, das zwischen dem inneren und äußeren Leiter 31, 32 angeordnet ist. Weiterhin ist am proximalen Ende der Übertragungsleitung 28 ein elektrischer Verbinder 42 angeordnet, um elektrisch die Übertragungsleitung 28 und demzufolge die Antennenvorrichtung 30 mit der Energiequelle (nicht dargestellt) zu verbinden. Die Übertragungsleitung 28 kann auch ein äußeres biegsames Rohr (nicht dargestellt) umfassen, um Starrheit hinzuzufügen und dem äußeren Leiter 32 Schutz zu geben. Beispielsweise kann das biegsame äußere Rohr aus jedem geeigneten Material gebildet sein, wie beispielsweise medizinisch geeignete Polyolefine, Fluorpolymere oder Polyvinylidenfluoride.
Wie in den 2B–D gezeigt, umfasst die Antennenvorrichtung 30, die auch für das Einführen in den Fühler 12 geeignet ist, allgemein einen Antennendraht 36, mit einem proximalen Ende, das direkt oder indirekt mit dem inneren Leiter 31 der Übertragungsleitung 28 gekoppelt ist. Eine direkte Verbindung zwischen dem Antennendraht 36 und dem inneren Leiter 31 kann in jeglicher geeigneter Art und Weise ausgeführt sein, wie beispielsweise Löten, Hartlöten, Ultraschall- oder Laserschweißen oder Kleben. Wie detaillierter unten beschrieben werden wird, kann es in manchen Anwendungen gewünscht sein, die Antenne mit dem inneren Leiter über eine passive Komponente indirekt zu verbinden, um eine bessere Impedanz zu erzeugen, die zwischen der Antennenvorrichtung und der Übertragungsleitung passt.
Die Antennenvorrichtung 30 kann integral aus der Übertragungsleitung 28 selbst gebildet werden. Dies ist typischerweise schwieriger vom Herstellungsstandpunkt aus, hat jedoch den Vorteil des Bildens einer widerstandsfähigeren Verbindung zwischen der Antennenvorrichtung und der Übertragungsleitung. Diese Ausgestaltung wird allgemein gebildet durch Entfernen des äußeren Leiters 32 entlang eines Abschnitts der koaxialen Übertragungsleitung 28. Dieser exponierte Abschnitt des dielektrischen Materialmediums 33 und der innere Leiter 31, der darin eingebettet ist, definieren die Antennenvorrichtung, die dem elektromagnetischen Feld erlauben, im Wesentlichen radial senkrecht zu dem inneren Leiter 31 bestrahlt zu werden. In diesem Typ von Antennenanordnung sind die elektrische Impedanz zwischen der Antennenvorrichtung 30 und der Übertragungsleitung 28 im Wesentlichen dieselbe. Hieraus resultiert, dass die reflektierte Energie, die von der niedrigen Impedanzfehlanpassung hervorgerufen wird, auch im Wesentlichen gering ist, was die Energieverbindung zwischen der Antenne und den Zielgeweben optimiert.
Der Antennendraht 36 wird aus einem leitenden Material gebildet. Beispielsweise können Federstahl, Berylliumkupfer oder mit Silber plattierter Kupfer verwendet werden. Weiterhin kann der Durchmesser des Antennendrahts 36 zu einem gewissen Grad variieren, basierend auf der speziellen Anwendung der Ablationsvorrichtung und dem Typ des gewählten Materials. Beispielsweise passen bei Herzanwendungen, die Monopoltypantennen verwenden, Drahtdurchmesser zwischen 0,005 Zoll bis ungefähr 0,020 Zoll. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Antennendurchmesser ungefähr 0,013 Zoll.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Antennendraht 36 aus einem Formgedächtnismaterial wie beispielsweise NiTi (Nitinol) gebildet sein. Wie bereits erwähnt, ist das Nitinol ein superelastisches Material, das typischerweise eine superbe Flexibilität und eine ungewöhnlich präzise Richtungspräferenz beim Biegen ausübt. Demzufolge, wenn die Antennenvorrichtung 30 innerhalb des Hohlraums eines Organs positioniert wird, ermöglicht der Antennendraht 36 der Antennenvorrichtung 30 sich an die Innenwand des Organs anzupassen. Gleichermaßen, erleichtert, wenn die Antennenvorrichtung 30 aus dem Organ herausgezogen wird, der Antennendraht 36 das Geradebiegen, um das Entfernen durch den Fühler 12 zu ermöglichen. Es wird darauf hingewiesen, dass jedoch die elektrische Leitfähigkeit von Nitinol nicht sehr gut ist und dass sich deshalb Nitinol erheblich erhitzen kann, wenn Energie (z. B. Mikrowellen) aufgebracht werden. In einer Implementierung ist, deshalb, eine Schicht eines gut leitenden Materials über das Nitinol aufgebracht. Beispielsweise kann eine Silberplattierung oder Deposition verwendet werden. Die Dicke des gut leitenden Materials kann zwischen ungefähr 0,00008 bis ungefähr 0,001 Zoll variieren, abhängig von der Leitfähigkeit des ausgewählten Materials.
Die Länge der ablativen Energie, erzeugt durch das Ablationsinstrument, wird grob übereinstimmend sein mit der Länge der Antennenvorrichtung. Folglich können Ablationsvorrichtungen, die spezifizierte Ablationseigenschaften aufweisen, hergestellt werden, durch Bilden von Ablationsvorrichtungen mit unterschiedlichen Antennenlängen. Beispielsweise kann bei Herzanwendungen eine Antennenlänge zwischen ungefähr 20 mm und ungefähr 50 mm und spezieller ungefähr 30 mm verwendet werden. Bei einigen Anwendungen kann der Fühler verwendet werden, um ein Messwerkzeug einzuführen, das angeordnet ist, um den Ablationsläsionsabstand zu messen, der für ein spezielles Verfahren notwendig ist. Gemäß den Messungen kann die Länge der Antennenvorrichtung ausgewählt werden. Beispielsweise kann das Werkzeug bei einigen Herzanwendungen verwendet werden, um den Abstand zwischen dem Mitralventil und den Lungenvenen zu messen.
Wie dargestellt, ist der Antennendraht 36 ein Monopol, gebildet aus einem Längsdraht, der sich distal von dem inneren Leiter 31 aus erstreckt. Jedoch wird darauf hingewiesen, dass eine große Vielfalt von anderen Antennengeometrien ebenfalls verwendet werden kann. Beispielsweise passen auch gut einheitliche Querschnittsmonopole, spiralförmige Spulen, flache Leiterplattenantennen und dergleichen. Zusätzlich sollte verstanden werden, dass sich längserstreckende Antennen keine Forderung sind und dass andere Formen und Ausgestaltungen verwendet werden können. Beispielsweise kann die Antenne so ausgestaltet sein, dass sie der Form bzw. Gestalt des Gewebes, das ablatiert werden soll, oder einer Form eines vorbestimmten Ablativmusters zur Erzeugung von geformten Läsionen entspricht.
Weiterhin ist der Antennendraht 36 allgemein durch eine Antennenkapselung 37 eingekapselt. Die Antennenkapselung 37 wird typischerweise verwendet, um ein weiches Bestrahlungsmuster entlang der Antennenvorrichtung 30 zu erhalten, und um die hohe elektromagnetische Feldkonzentration zu entfernen, die vorliegt, wenn ein exponierter Teil des Antennendrahts sich in direktem Kontakt mit dem zu ablatierenden Gewebe befindet. Eine hohe Feldkonzentration kann eine hohe Oberflächentemperatur auf dem Gewebe, das ablatiert werden soll, erzeugen, was insbesondere bei Herzanwendungen nicht wünschenswert ist. Die Antennenkapselung 37 kann von einem jeglichen geeigneten dielektrischen Material gebildet sein, mit geringer Wasserabsorption und geringer dielektrischer Verlusttangente, wie beispielsweise Teflon oder Polyethylen. Wie weiter unter genauer beschrieben werden wird, kann es bei manchen Anwendungen wünschenswert sein, die Dicke der Antennenkapselung 37 einzustellen, um eine bessere Impedanz zu schaffen, passend zwischen die Antennenvorrichtung und das für die Ablation ausgewählte Gewebe. Obwohl das Exponieren des Antennendrahts typischerweise aufgrund der hohen Feldkonzentration nicht stattfindet, wird darauf hingewiesen, dass das dielektrische Material, das die Antennenkapselung 37 bildet, entfernt werden kann, um eine exponierte metallische Antenne zu bilden.
Wie in 3B gezeigt, ist der äußere Leiter 32 so ausgebildet, dass sein distaler Abschnitt 39, der exponiert ist, sich hinter das Eindringende 16 des Fühlers 12 erstreckt, wenn die Antennenvorrichtung sich in ihrer vorgeschobenen Position befindet. Während eine Bindung an die Theorie nicht gewünscht ist, wird jedoch generell davon ausgegangen, dass das bestrahlte Feld dazu tendiert, sich mehr entlang der Antennenvorrichtung 30 zu erstrecken, wenn sich das distale Ende des äußeren Leiters 32 in der Organhöhle erstreckt und gegenüber dem umgebenden Medium exponiert ist. Beispielsweise funktioniert ein exponierter äußerer Leiter mit einer Länge von ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm sehr gut. Obwohl der äußere Leiter dargestellt und beschrieben ist, dass er exponiert ist, sollte verstanden werden, dass dies keine Einschränkung ist, und dass die Ablationsvorrichtung gebildet werden kann mit oder ohne einem exponierten äußeren Leiter.
Die Antennenvorrichtung und der äußere Leiter werden von einer dielektrischen Schicht bedeckt. Diese dielektrische Schicht hilft, die hohe Konzentration des elektromagnetischen Feldes zu entfernen, die von dem unbedeckten distalen Abschnitt des äußeren Leiters erzeugt wird. Diese Konfiguration ist für Herzanwendungen besser geeignet, weil die hohe Feldkonzentration potenziell ein Blutgerinsel oder eine Verkohlung erzeugen kann, was einen embolischen Vorfall hervorrufen kann. Wie in den 6A und 6B dargestellt, weist das Ablationswerkzeug 24 eine Schutzschicht 45 auf, die den äußeren Umfang der Antennenvorrichtung 30 und einen Abschnitt des äußeren Leiters 32 der Übertragungsleitung 28 umgibt. Genauer, die Schutzschicht 45 ist angeordnet, um wenigstens einen Abschnitt des exponierten distalen Abschnitts 39 des äußeren Leiters 32 und die Antennenkapselung 37 zu bedecken. Wie dargestellt kann die Schutzschicht das distale Ende der Antennenkapselung 37 bedecken. Beispielsweise kann die Schutzschicht aus einem jeden geeigneten dielektrischen Material gebildet sein, wie beispielsweise Teflon (PTFE), FEP, Silikon und dergleichen.
Die Ablationsvorrichtung dient dazu, elektromagnetische Energie im Mikrowellenfrequenzbereich zu übertragen. Wenn Mikrowellenenergie für die Gewebeablation verwendet wird, befinden sich die optimalen Frequenzen allgemein in der Nachbarschaft der optimalen Frequenz zum Erwärmen von Wasser. Beispielsweise funktionieren Frequenzen im Bereich von ungefähr 800 MHz bis 6 GHz gut. Derzeit sind die Frequenzen, die von der US FCC (Federal Communication Commission) für experimentelle Klinikarbeit zugelassen sind 915 MHz und 2,45 GHz. Demzufolge kann eine Energiezuführung, die die Kapazität hat, eine Mikrowellenenergie bei Frequenzen in der Nähe von 2,45 GHz zu erzeugen, gewählt werden. Die Energiezuführung umfasst allgemein einen Mikrowellengenerator, der jegliche herkömmliche Form haben kann. Zum Zeitpunkt dieser Darstellung sind Festkörpergeneratoren im 1–3 GHz Bereich teuer. Demzufolge wird eine herkömmliche Magnetfeldröhre von einem bei Mikrowellenöfen verwendeten Typ als Generator verwendet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass jegliche andere geeignete Mikrowellenenergiequelle anstelle verwendet werden kann und dass die erklärten Konzepte bei anderen Frequenzen verwendet werden können, wie ungefähr 434 MHz, 915 MHz oder 5,8 GHz (ISM Band).
Eine häufige Sorge bei der Betreuung von Mikrowellenenergie ist die Impedanzanpassung der Antenne und die verschiedenen Übertragungsleitungskomponenten mit jener der Energiequelle. Eine unpassende Impedanz erzeugt die Reflexion eines Teils der eindringenden Energie zurück zu dem Generator, was zu einer Reduktion der Gesamteffizienz führt. Es ist wünschenswert, die Impedanz der Übertragungsleitung 28 und der Antennenvorrichtung 30 mit der Impedanz des Generators in Anpassung zu bringen, welche typischerweise fünfzig Ohm beträgt.
Die Übertragungsleitung 28 wird demzufolge durch ein herkömmliches fünfzig Ohm Koaxialdesign geschaffen, das für die Übertragung von Mikrowellenenergie bei Frequenzen im Bereich von ungefähr 400 bis ungefähr 6.000 MHz geeignet ist. Wie in 2B gezeigt, umfasst die koaxiale Übertragungsleitung 28 einen inneren Leiter 31 und einen konzentrischen äußeren Leiter 32, die von einem dielektrischen Mate rialmedium 33 getrennt sind. Der innere Leiter 31 ist aus einem festen Metallmaterialkern gebildet, der eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Das dielektrische Medium 33 wird aus einem halbstarren dielektrischen Material gebildet, das einen geringen Dielektrizitätsverlust aufweist. Der äußere Leiter 32 wird gebildet aus einer umsponnenen Hülle von Metalldrähten, die eine Abschirmung dessen gute Flexibilität liefern.
Um die oben beschriebenen Eigenschaften aus einer Ablationsvorrichtung mit relativ geringem Durchmesser unter Beibehaltung der Impedanzanpassung zu erreichen, müssen die Größe des inneren Leiters 31 und des äußeren Leiters 32 sowie die Größe, die Form und das Material des dielektrischen Materialmediums sorgfältig ausgewählt werden. Eine jede dieser Variablen, zusammen mit anderen Faktoren, die die Antennenvorrichtung betreffen, können verwendet werden, um die Impedanz und die Energieübertragungseigenschaften der Antennenvorrichtung einzustellen. Solche bevorzugten dielektrischen Materialien umfassen luftexpandiertes TEFLON^TM, während der äußere und innere Leiter gebildet wird aus Silber oder Kupfer. Die Impedanz der Übertragungsleitung kann durch die folgende Gleichung bestimmt werden:
wobei "b" der Durchmesser des dielektrischen Materialmediums, "a" der Durchmesser des inneren Leiters und ε_r die dielektrische Konstante des dielektrischen Materialmediums 33 sind. Es wird verständlich, dass eine charakteristische Impedanz anders als fünfzig Ohm auch verwendet werden kann, um ein Mikrowellenablationssystem zu bilden. Auch, um gute mechanische Eigenschaften der Koaxialkabelanordnung zu erreichen, ist es notwendig, die Härte oder Formbarkeit des ausgewählten Materials zu berücksichtigen.
Wie vorher erklärt wurde, ist es auch wichtig, die Impedanz der Antenne mit der Impedanz der Übertragungsleitung passend zu bringen. Wie es dem Durchschnittsfachmann wohl bekannt ist, wird, wenn die Impedanz nicht der Übertragungsleitung angepasst ist, die Mikrowellenenergie zu dem Generator zurückgespiegelt und die gesamte Bestrahlungseffizienz tendiert dazu, deutlich unter der optimalen Wirkung zu sein. Verschiedene Ausführungsformen zusammen mit dem Anpassen (z. B. Verbessern oder Steigern der Bestrahlungseffizienz) der Antennenvorrichtung werden nunmehr im Detail beschrieben.
Eine Impedanzanpassungsvorrichtung wird vorgesehen, um die Impedanzeinstellung zwischen der Antennenvorrichtung und der Übertragungsleitung zu erleichtern. Die Impedanzanpassungsvorrichtung ist allgemein in der Nähe der Verbindung zwischen der Antenne und der Übertragungsleitung angeordnet. Für den Hauptteil ist die Impedanzanpassungsvorrichtung gebildet, um die Antennenstruktur in Resonanz zu setzen, um die gespiegelte Energie zu minimieren und somit die Bestrahlungseffizienz der Antennenstruktur zu erhöhen. In einer Implementierung wird die Impedanzanpassungsvorrichtung bestimmt durch Verwendung eines Smith Abacus Modells. Die Impedanzanpassungsvorrichtung kann bestimmt werden durch Messen der Impedanz der Antenne mit einem Netzwerkanalysierer, der den gemessenen Wert mit einem Smith Abacus Chart analysiert und die geeignete Anpassungsvorrichtung auswählen. Beispielsweise kann die Impedanzanpassungsvorrichtung eine jegliche Kombination sein aus Reihen- oder Parallel-Kapazitoren, Widerständen, Induktoren, Stutzleitungsempfängern (Stub Tuner) oder Stichübertragungsleitern. Ein Beispiel des Smith Abacus Modells ist beschrieben in dem Dokument: David K. Cheng, "Field and Wave Electromagnetics", zweite Auflage, Addison-Wesley Publishing, 1989, welches durch Bezugnahme hier eingeführt wird.
Wie in 7 gezeigt, umfasst die Antennenvorrichtung einen Einstellstutzen 63 zum Verbessern der Bestrahlungseffizienz der Antennenvorrichtung. Der Einstellstutzen 63 ist ein umfangssegmentierter Abschnitt, der sich distal von dem distalen Ende 53 des äußeren Leiters 32 aus erstreckt. In einigen Ausführungsformen ist der Einstellstutzen 63 integral von dem äußeren Leiter 32 aus gebildet und in anderen Ausführungsformen ist der Einstellstutzen 63 mit dem äußeren Leiter 32 gekoppelt. Wie dargestellt ist der Einstellstutzen 63 allgemein auf einer Seite der Antennenvorrichtung 30 positioniert, und insbesondere auf der Seite, die zu dem für die Ablation gezielten Gewebe (z. B. Winkelkomponentenseite) am nächsten ist. Der Einstellstutzen 63 ist auch angeordnet, um teilweise die Antennenkapselung 37 zu bedecken oder zu umgeben. Beispielsweise kann der Einstellstutzen 63 zwischen ungefähr 25% bis ungefähr 50% des Umfangs der Antennenkapselung 37 bedecken. Weiterhin kann die Länge L des Einstellstutzens 63 eingestellt werden, um weiterhin die Bestrahlungseffizienz der Antennenvorrichtung 30 zu verbessern. Beispielsweise wird durch Erhöhung der Länge L weniger Energie am Eingang der Antennenvorrichtung 30 reflektiert und die Bestrahlungseffizienz des Systems wird gesteigert. Die Bestrahlungseffizienz der Antennenvorrichtung 30 wird maximiert, wenn die Resonanzfrequenz dieselbe ist wie das elektromagnetische Signal, das durch den Generator (2,45 GHz beispielsweise) erzeugt wird.
Wie in 8 gezeigt, umfasst die Antennenvorrichtung 30 ein Paar von Richtungsstäben 65 zur Verbesserung der Bestrahlungseffizienz der Antennenvorrichtung. Wie dargestellt, sind die Richtungsstäbe 65 allgemein auf einer Seite der Antennenvorrichtung 30 positioniert und genauer an der Seite, die dem für die Ablation ausgewählten Gewebe am nächsten ist (z. B. Winkelkomponentenseite). Die Richtungsstäbe 65 sind am Umfang der Antennenkapselung 37 angeordnet und können irgendwo entlang der Länge der Antennenvorrichtung positioniert sein. Beispielsweise kann eine der Richtungsstangen 65 in der Nähe des distalen Endes der Antennenvorrichtung 30 angeordnet sein, während die andere Richtungsstange 65 in der Nähe des proximalen Endes der Antennenvorrichtung 30 angeordnet sein kann. Die Position der Richtungsstangen kann eingestellt werden, um weiterhin die Bestrahlungseffizienz der Antennenvorrichtung zu verbessern. Die Richtungsstangen werden allgemein gebildet aus geeignetem metallischen Material, wie beispielsweise Silber, und können auch aus jeglichem Material gebildet sein, das silberplattiert ist, beispielsweise, silberplattierter nicht rostender Stahl oder silberplattiertes Kupfer. Weiterhin kann die Größe (Länge und Breite) der Richtungsstange 65 eingestellt werden, um weiterhin die Bestrahlungseffizienz der Antennenvorrichtung 30 zu verbessern. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Paar von Stangen keine Einschränkung darstellt und dass eine einzige Stange oder mehr als ein Paar von Stangen verwendet werden können.
Ein besonderer Vorteil bei der Verwendung von Mikrowellenenergie ist der, dass die Antennenvorrichtung nicht in Kontakt sein muss mit dem ausgewählten Gewebe, um das Gewebe zu ablatieren. Dieses Konzept trifft insbesondere auf die Herzablation zu. Beispielsweise, wenn eine Mikrowellenantenne in dem Vorhof angeordnet ist, sieht das bestrahlte elektromagnetische Feld keine Impedanzveränderung zwischen dem Blut und dem Myokard (da die komplexe Durchlässigkeit dieser Medien gleich ist) vor. Demzufolge entsteht praktisch keine Reflexion an der Blut-Myokard-Schicht und ein signifikanter Teil der Energie wird in das Gewebe eindringen, um die Ablation zu erzeugen. Zusätzlich hilft das zwischen der Antennenvorrichtung und dem zu ablatierenden Gewebe zirkulierende Blut die Gewebeoberfläche zu kühlen. Als solche ist die Technik potenziell sicherer, da sie weniger Gefahr läuft, eine Gerinnung und/oder Verkohlung zu erzeugen. Beispielsweise kann ein kontaktfreier bzw. berührungsloser Abstand von ca. 1 bis ca. 2 mm verwendet werden. Weiterhin sollte, obwohl mangelnder Kontakt gewisse Vorteile schafft, vermerkt werden, dass es keine Einschränkung ist und dass die Antennenvorrichtung, und insbesondere die Antennenkapselung in direktem Kontakt mit dem zu ablatierenden Gewebe gesetzt werden können.
Weiterhin, wie es dem Durchschnittsfachmann wohl bekannt ist, ist es schwieriger Gewebe zu ablatieren, wenn die Antennenvorrichtung von Luft umgeben ist. D. h., es gibt einen starken Unterschied in den physikalischen Eigenschaften (die komplexe Durchlässigkeit) zwischen Gewebe und Luft. Demzufolge wird in einer Ausführungsform, wenn die Antennenvorrichtung nicht direkt das zu ablatierende Gewebe berührt, der umgebende Hohlraum mit einer Flüssigkeit vor dem Ablatieren des Gewebes gefüllt. Als ein Ergebnis des Füllens des Hohlraums mit Flüssigkeit kann eine bessere Ablation erreicht werden, was potenziell sicherer ist, da sie geringere Gefahr läuft, Gerinnung und/oder Verkohlung zu erzeugen. Beispielsweise können Flüssigkeiten, wie isotonische Salzlösung oder destilliertes Wasser verwendet werden.
Wie in den 9A und 9B gezeigt, ist die Antennenvorrichtung 30 geeignet, elektromagnetische Energie (z. B. Mikrowellen) in Richtungen zu liefern, die sich im Wesentlichen radial senkrecht von der Längsachse 51 des Antennendrahts 36 und durch die Antennenkapsel 37 erstrecken. D. h., dass die Antennenvorrichtung 30 allgemein ein radiales isotropes Bestrahlungsmuster 41 erzeugt, worin die erzeugte Energie homogen über ihr Volumen verteilt ist. Beispielsweise hat das von der Antennenvorrichtung 30 erzeugte Bestrahlungsmuster 41 allgemein eine elliptische Form entlang der Länge der Antennenvorrichtung 30 (wie in 9A gezeigt) und eine Kreisform um ihre Breite (wie in 9B) gezeigt.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass andere ablative Muster benötigt werden können, um besondere Läsionen zu erzeugen (z. B. tiefer, oberflächlicher, symmetrischer, asymmetrischer, geformter, etc.). Demzufolge kann die Antennenvorrichtung ausgebildet sein, andere ablative Muster zu liefern. Beispielsweise kann die Antennenvorrichtung ausgebildet sein, ein zylindrisches ablatives Muster zu bilden, das gleichmäßig entlang der Länge der Antenne verteilt ist, ein ablatives Muster, das auf eine Seite der Antennenvorrichtung gerichtet ist, ein ablatives Muster, das eine größere oder geringere Energie am distalen Ende der Antennenvorrichtung liefert und/oder dergleichen. Verschiedene Ausführungsformen mit Einstellung des ablativen Musters der Antennenvorrichtung werden nunmehr im Detail beschrieben.
Die Dicke der Antennenkapselung ändert sich entlang der Längsachse der Antennenvorrichtung, um ein Bestrahlungsmuster des elektromagnetischen Feldes einzustellen, um ein besseres Temperaturprofil während der Ablation zu erzeugen. D. h., dass die Dicke der Antennenkapselung verwendet werden kann, um Feldeigenschaften (z. B. Form) des elektromagnetischen Feldes zu verbessern. Als eine allgemeine Regel gilt, dass eine dickere Kapselung dazu tendiert, eine Verringerung der Bestrahlungseffizienz hervorzurufen und umgekehrt, eine dünnere Kapselung dazu tendiert, eine Steigerung der Bestrahlungseffizienz hervorzurufen. Demzufolge kann durch Veränderung der Dicke entlang der Länge der Antenne der Betrag der Energie, die dem Gewebe zugeführt wird, verändert werden. Als solche kann die Dicke verändert werden, um Unterschiede zu kompensieren, die in dem zu ablatierenden Gewebe gefunden wurden. In einigen Fällen kann die Antennenvorrichtung so ausgestaltet sein, dass sie eine größere Menge von Energie einem spezifischen Bereich zuführt und in anderen Fällen kann die Antennenvorrichtung so ausgestaltet sein, dass sie mehr einheitliche Energie entlang der Länge der Antenne liefert. Beispielsweise ist die am proximalen Ende zugeführte Energie der Antenne größer als die Energie am distalen Ende, wonach die Dicke des dielektrischen Materials am proximalen Ende gesteigert werden kann, um die Bestrahlungseffizienz zu verringern, und dadurch ein gleichmäßigeres Bestrahlungsmuster entlang der Antenne erzeugt werden kann. Folglich kann eine gleichmäßigere Wärmeverteilung in dem zu ablatierenden Gewebe erzeugt werden.
Wie in 10 gezeigt umfasst die Antennenvorrichtung 30 eine Einstellhülse 77 zur Änderung des Bestrahlungsmusters der Antennenvorrichtung 30. Die Einstellhülse 77 ist aus einem geeigneten dielektrischen Material gebildet und ist ausgebildet, um die Dicke der Antennenkapselung 37 zu erhöhen. Beispielsweise kann die Einstellhülse aus demselben Material gebildet sein, das verwendet wird, um die Antennenkapselung zu bilden. In einigen Ausführungsformen ist die Einstellhülse 77 einstückig gebildet aus der Antennenkapselung 37 und in anderen Ausführungsformen ist die Einstellhülse 77 mit der Antennenkapselung 37 gekoppelt. Weiterhin ist die Einstellhülse 77 um den Umfang der Antennenkapselung 37 herum angeordnet und kann irgendwo entlang der Länge der Antennenvorrichtung 30 positioniert sein. Beispielsweise kann die Einstellhülse am proximalen oder distalen Ende der Antennenvorrichtung positioniert sein, sowie irgendwo zwischen dem proximalen und dem distalen Ende der Antennenvorrichtung. Es wird darauf aufmerksam gemacht, dass die Position und die Länge der Einstellhülse 77 auch eingestellt werden kann, um das Bestrahlungsmuster der Antennenvorrichtung zu verändern. Obwohl die Einstellhülse als die Antennenkapselung umgebend dargestellt ist, wird darauf hingewiesen, dass sie auch über den Umfang segmentiert sein kann. Zusätzlich ist auch darauf hinzuweisen, dass eine Einzelhülse keine Einschränkung darstellt und dass eine Mehrzahl von Hülsen verwendet werden kann.
Die Spitze des Antennendrahts kann exponiert sein, um weiterhin die Feldeigenschaften zu verändern. Eine exponierte Spitze erzeugt allgemein ein "Spitzenfeuer", das erzeugt werden kann, um mehr Energie am distalen Ende der Antenne zu erzeugen. In anderen Ausführungsformen kann der Stutzenempfänger verwendet werden, um das Bestrahlungsmuster der Antennenvorrichtung zu verändern. In anderen Ausführungsformen können die Richtungsstangen verwendet werden, um das Bestrahlungsmuster der Antennenvorrichtung zu ändern.
Wie in 11 gezeigt, umfasst die Antennenvorrichtung 30 einen Reflektor 71, der so ausgebildet ist, dass er eine Mehrheit eines elektromagnetischen Feldes zu einer Seite des Antennendrahtes 36 und somit zu einer Seite der Antennenvorrichtung richtet. In dieser Ausführungsform ist der Reflektor 71 seitlich an einer ersten Seite des Antennendrahtes 36 positioniert und ist ausgestaltet, um einen Teil des elektromagnetischen Feldes, das auf den Reflektor 71 übertragen wird, zu einer zweiten Seite des Antennendrahtes 36, entgegengesetzt zu dem Reflektor 71, zurückzurichten. Entsprechend ist ein resultierendes elektromagnetisches Feld, das einen Teil des erzeugten und einen Teil des zurückgerichteten elektromagnetischen Feldes umfasst, in eine gewünschte Richtung weg von der zweiten Seite des Antennendrahtes 36 gerichtet. Die gewünschte Richtung ist bevorzugt in eine Richtung auf das zu ablatierende Gewebe und somit ist der Reflektor auf der Seite der Antennenvorrichtung entgegengesetzt zur Richtung, die für die Ablation gesetzt ist, angeordnet. Weiterhin ist der Reflektor im Wesentlichen parallel zu der Antenne angeordnet, um eine bessere Kontrolle des elektromagnetischen Feldes während der Ablation zu schaffen.
Der Reflektor ist allgemein mit dem äußeren Leiter der Übertragungsleitung verbunden. Das Verbinden des Reflektors mit dem äußeren Leiter dient dazu, das elektromagnetische Feld, das während des Betriebs erzeugt wird, besser zu definieren. D. h., dass das bestrahlte Feld besser entlang der Antenne zu einer Seite ausgebildet ist, wenn der Reflektor elektrisch mit dem äußeren Leiter der Übertragungsleitung verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Reflektor und dem äußeren Leiter kann in jeglicher geeigneter Weise erfolgen, wie beispielsweise Löten, Hartlöten, Ultraschallschweißen oder durch Klebeverbinden. In anderen Ausführungsformen kann der Reflektor aus einem äußeren Leiter der Übertragungsleitung selbst gebildet sein. Dies ist typischerweise schwieriger vom Herstellungsstandpunkt aus, hat jedoch den Vorteil, eine stabilere Verbindung zwischen dem Reflektor und dem äußeren Leiter zu schaffen. In anderen Ausführungsformen werden Metallbeschichtungstechniken verwendet, um eine reflektierende Oberfläche auf die Antennenkapselung aufzubringen.
Wie es von den Durchschnittsfachleuten geschätzt wird, kann durch Bilden eines konzentrierten und gerichteten elektromagnetischen Feldes ein tieferes Eindringen in biologisches Gewebe während der Ablation erreicht werden, und das für die Ablation ausgewählte biologische Gewebe kann ablatiert werden, ohne das umgebende Gewebe und/oder Blut zu sehr aufzuheizen. Weiterhin, da die bestrahlte Energie im Blut nicht verloren geht, ist allgemein weniger Energie von der Energiequelle gefor dert, und allgemein weniger Energie ist in der Übertragungsleitung verloren. Zusätzlich kann diese Anordnung verwendet werden, um lineare Läsionen zu bilden, die genauer sind.
Darüber hinaus ist der Reflektor 71 typischerweise gebildet aus einem leitenden metallischen Geflecht oder einer Folie. Ein besonders geeignetes Material ist silberbeschichtetes Kupfer. Eine andere geeignete Anordnung kann ein nicht rostendes Stahlgeflecht oder eine Folie sein, welche eine Silberschicht an ihrer inneren Umfangsoberfläche aufweist. Jedoch sind diese Materialien als nicht einschränkend zu verstehen. Darüber hinaus kann die tatsächliche Dicke des Reflektors gemäß dem spezifisch ausgewählten Material variieren.
Der Reflektor 71 ist so ausgebildet, dass er eine gebogene oder Meniskusform (z. B. aufsteigend) aufweist, mit einem Biegungswinkel, der sich zu dem Antennendraht 36 öffnet. Das Aufweiten des Reflektors 71 zu dem Antennendraht 36 hin dient dazu, das während des Betriebs erzeugte elektromagnetische Feld besser zu definieren. Der Bogenwinkel beträgt typischerweise zwischen ca. 90° bis ca. 180°. Beispielsweise wirkt ein Bogenwinkel von ungefähr 120° gut. Zusätzlich wurde herausgefunden, dass wenn der Bogenwinkel 90 größer als 180° ist, die Bestrahlungseffizienz der Antennenanordnung deutlich sinkt.
Bezugnehmend nunmehr auf die 12A und 12B ist eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei ein metallischer Nadelschaft 44 als eine elektrische Verlängerung zu dem äußeren Leiter 32 verwendet wird. In dieser Ausführungsform umfasst der äußere Leiter 32 ein Kontaktelement 60, das am distalen Ende des äußeren Leiters 32 angeordnet ist. Das Kontaktelement 60 ist so ausgebildet, dass es elektrisch den äußeren Leiter 32 mit dem Nadelschaft 44 verbindet, wenn das Ablationswerkzeug durch den Fühler 12 geschoben wird und genauer, wenn das Ablationswerkzeug seine ausgefahrene Position (wie in 12B gezeigt) erreicht. Weiterhin sind die distalen Abschnitte der Übertragungsleitung 28 geeignet bemessen, derart, dass nur das dielektrische Materialmedium 33 und der innere Leiter 31 gleitend in der Öffnung 22 des Nadelschaftes 44 aufgenommen sind. D. h., dass ein distaler Abschnitt des äußeren Leiters 32 entfernt worden ist, sodass der äußere Leiter 32 nicht von der Öffnung 22 des Nadelschaftes 44 getragen wird. Als solches ist das Kontaktelement 60 ausgebildet, um das distale Ende 46 des Nadelschaftes 44 zu kontaktieren. Durch Schaffen einer elektrischen Verbindung kann der metallische Nadelschaft 44 als eine Verlängerung des äußeren Leiters 32 der Übertragungsleitung 28 wirken.
Zur Erleichterung der Diskussion sind Abschnitte des Ablationswerkzeugs 24, die in der Nähe des Kontaktelements 60 angeordnet sind, mit einem A bezeichnet und Abschnitte des Ablationswerkzeugs 24, die entfernt von dem Kontaktelement 60 angeordnet sind, sind mit B bezeichnet. Dementsprechend weist die Anordnung den inneren Leiter 31B, das dielektrische Material 33B auf und der metallische Nadelschaft 44 erzeugt ein distales Koaxialkabel 28B. D. h., dass der Nadelschaft 44 leitend als eine Abschirmung für die Übertragungsleitung 28 von der Zutrittsöffnung 46 zu der distalen Eindringöffnung 47 des Fühlers 12 funktioniert. Wie bestens aus 12B ersichtlich, beginnt dieser Abschirmeffekt, wenn der äußere Leiter 32 der Übertragungsleitung 28 und der Nadelschaft 44 des Fühlers 12 in leitender Verbindung miteinander sind. Der äußere Leiter 32 muss deshalb in leitender Verbindung mit dem metallischen Nadelschaft 44 wenigstens dann sein, wenn die Antennenvorrichtung 30 elektromagnetische Energie bestrahlt.
Wie in 12B gezeigt, ist das Kontaktelement 60 geeignet, elektrisch den proximalen Abschnitt 46 des Nadelschafts 44 zu verbinden, wenn die Antennenvorrichtung 30 vollständig durch den Nadelschaft 44 in das Zielorgan 18 ausgefahren ist. Demzufolge, wirkt das Kontaktelement 60 nicht nur als ein elektrischer Leiterverbinder zwischen dem äußeren Leiter 32 und dem Nadelschaft 44, sondern auch als eine Anschlagvorrichtung, die die Eindringtiefe in das Organ begrenzt. In den meisten Ausgestaltungen ist die Größe des Kontaktelements 60 nur leicht größer als jene der Zugangsöffnung.
Wie vorher genauer erläutert wurde, ist es auch wichtig, dass die Impedanz der Antenne mit der Impedanz der Übertragungsleitung zusammenpasst. Wie dem Durchschnittsfachmann wohl bekannt, wird, wenn die Impedanz nicht mit der Übertragungsleitung angepasst wird, die Mikrowellenenergie zu dem Generator reflektiert und die Gesamtbestrahlungseffizienz tendiert dazu, deutlich unter jener bei optimaler Bedingung zu sein. Demzufolge werden die Abmessungen der distalen koaxialen Kabelelemente allgemein so ausgewählt, dass sie mit der Impedanz der proximalen Übertragungsleitung zusammenpassen. Wie ersichtlich, können die Querschnittsabmessungen von 28B, 31B und 33B unterschiedlich sein zu jenen von 28A, 31A und 33A.
Betreffend die Länge der Antennenvorrichtung 30, in den Ausführungsformen der 12A und 12B, wird die Länge allgemein definiert vom Zentrum der distalen Eindringöffnung 47 zu dem distalen Ende des Antennendrahtes 36. Manche wichtigen Faktoren, die die Antennenlänge beeinflussen umfassen die gewünschte Länge für die Ablation, die Antennenkonfiguration, die Frequenz der elektromagnetischen Welle und die Impedanzanpassung der Antenne innerhalb des Gewebes oder der Organhöhle. Das Anpassen der Antenne wird durch Einstellen seiner Länge durchgeführt, sodass die Bestrahlungseffizienz passend ist, wenn die Antenne in dem Gewebe oder in dem Organhohlraum verwendet wird. Beispielsweise ist die Bestrahlungseffizienz allgemein passend, wenn der Rückverlust der Antenne sich im Bereich von –10 dB bis –13 dB bei 2,45 GHz beträgt. Instrumente, die spezifische Ablationseigenschaften haben, können gestaltet werden durch Verändern der Antennenlänge. Beispielsweise kann bei Mikrowellen-Herzanwendungen zum Behandeln von Vorhofflimmern die Antennenvorrichtung einen Antennendrahtdurchmesser von ca. 0,013 Zoll, einen Durchmesser des dielektrischen Materialmediums von ungefähr 0,050 Zoll und eine Länge im Bereich von ungefähr 20 mm bis 30 mm aufweisen.
Das distale Koaxialkabel kann auch als ein Reihenstutzenempfänger verwendet werden, um die Impedanz der Antennenvorrichtung und der Übertragungsleitung 28 anzupassen. Diese Anordnung ist vorteilhaft, da, während man die elektrische Weiterführung und die Impedanzanpassung zwischen dem Generator und der Antenne beibehält, die Durchmesser des inneren Leiters 31 und des dielektrischen Materialmediums 33 maximiert werden können, bezogen auf den Einführungskanal 22. Die größeren Durchmesser erleichtern konsequenterweise das axiale Eindringen in das Organ aufgrund der erhöhten seitlichen und axialen Starrheit ohne die Impedanzanpassung von ungefähr fünfzig (50) Ohm zu beeinträchtigen.
Bezugnehmend nunmehr auf die 13A und 13B ist eine alternative Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, in der die Ablationsvorrichtung 10 einen Klemmabschnitt 79 zur Positionierung der Antennenvorrichtung 30 in der Nähe der Wand 82 des Organs 18 umfasst. Der Klemmabschnitt 79 und die Antennenvorrichtung 30 sind angeordnet, um die lineare Positionierung der Antennenvorrichtung 30 zu erleichtern. Der Klemmabschnitt 79 umfasst allgemein einen Klemmfinger 81 und einen Stangengleiter 84, der gleitbeweglich mit dem Nadelschaft 44 verbunden ist und ausgebildet ist, um sich relativ zum Fühler 12 zu bewegen. Allgemein ist der Stangengleiter 84 ausgebildet, um innerhalb wenigstens einer Führungsbahn 86 gleiten, die strukturell an dem Nadelschaft 44 befestigt ist. Der Klemmabschnitt 79 ist auch so angeordnet, dass er im Wesentlichen mit der Antennenvorrichtung 30 (in derselben Ebene) ausgerichtet ist, wenn sich die Antennenvorrichtung 30 in ihrer Winkelposition befindet.
Demzufolge, wenn die Antennenvorrichtung 30 richtig positioniert ist, wird der Klemmabschnitt 79 in eine Richtung auf das Organ 18 bewegt, um die Organwand zwischen die Antenne 30 den Klemmfinger 81 zu drücken. D. h., der Klemmfinger 81 wird in eine Position bewegt, die die äußere Wand 88 des Organs 18 berührt, wobei nach Kontakt und nach weiterem Fingerbewegen die Antennenvorrichtung 30 dazu gezwungen wird, sich in eine Richtung auf den Fühler 12 zu bewegen. Als Ergebnis bringen die Antennenvorrichtung 30 und der Klemmfinger 81 entgegengesetzte Kräfte auf entgegengesetzten Seiten der Organwand auf. Beispielsweise können der Finger und die Antennenvorrichtung verwendet werden, das Myokard des Herzens zwischen sich einzuklemmen, wobei der Finger eine Kraft auf die epikardiale Oberfläche und die Antennenvorrichtung eine entgegengesetzte Kraft auf das Endokardium aufbringen. Der spezielle Ansatz tendiert dazu, eine gleichmäßigere Ablationsoberfläche zu erzeugen, was als Ergebnis eine bessere lineare Läsion erzeugt.
Der Klemmfinger ist allgemein so ausgestaltet, dass er parallel zu der Winkelposition der ausgefahrenen Antennenvorrichtung ist. Beispielsweise, wenn die Antennenvorrichtung so ausgestaltet ist, dass sie einen Winkel von ungefähr 60 Grad bezüglich der Achse des Fühlers aufweist, kann der Finger dann so gebildet sein, dass er einen Winkel von ungefähr 60 Grad zur Achse des Fühlers aufweist. Auf diese Weise können die Antennenvorrichtung und der Klemmfinger die Organwand gleichmäßig einklemmen. Alternativ kann der Klemmfinger so geformt sein, dass er an die Form der Außenwand angepasst ist. Noch weiter weist der Klemmfinger allgemein eine Länge auf, die im Wesentlichen gleich der Länge der Antennenvorrichtung ist. Jedoch sollte bemerkt werden, dass die Länge sich entsprechend der spezifischen Ausgestaltung einer jeden Ablationsvorrichtung ändern kann. Zusätzlich kann die Gleitstange mit dem Handgriff, um körperlich die lineare Bewegung zu betätigen, mit einem Knopf oder Heber, zum mechanischen Betätigen der Linearbewegung, oder mit einer Luftzuführung verbunden sein, um die lineare Bewegung zu erzeugen. Ein Verriegelungsmechanismus kann auch verwendet werden, um den Eingriff zwischen dem Klemmfinger und der Antennenvorrichtung zu verriegeln, sodass die Antennenvorrichtung sich von dem Zielbereich während der Ablation nicht weg bewegt.
Darüber hinaus kann eine Dichtung zwischen dem Klemmfinger und der äußeren Wand des Organs verwendet werden, um den Punktierungspunkt abzudichten. Zusätzlich kann eine Absaugvorrichtung am Klemmfinger vorgesehen sein, um den Finger zu ankern und zeitweise den Klemmfinger an der äußeren Organwand zu positionieren. Alternativ kann ein Ballon, der an dem Fühler befestigt ist, verwendet werden, um die Organwand zwischen dem aufgeblasenen Ballon und der winkelig positionierten Antennenvorrichtung einzuklemmen.
Bezugnehmend nunmehr auf die 14A und 14B ist eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die Ablationsvorrichtung 10 eine Grundebene 89 zum Koppeln von elektromagnetischer Energie 90 durch die Organwand 35 aufweist. Die Grundebene 89 schafft allgemein eine metallische Oberfläche und zieht das elektrische Feld an, das von der Antennenvorrichtung 30 erzeugt wird, und demzufolge ist ein intensiveres elektromagnetisches Feld 90 zwischen der Antennenvorrichtung 30 und der Grundebene 89 erzeugt. Demzufolge ist das elektromagnetische Feld 90, das von der Antennenvorrichtung 30 emittiert wird in dem Gewebe 35 zwischen der Antennenvorrichtung 30 und Grundebene 89 mehr eingeschränkt, zu helfen, die Ablation zu erzeugen.
Wie es vom Durchschnittsfachmann erkannt wird, weist das Einführen des zu ablatierenden Gewebes zwischen der Grundebene 89 und der Antenne 30 mehrere potenzielle Vorteile gegenüber herkömmlichen Antennenstrukturen auf. Beispielsweise kann durch Bilden eines konzentrierten elektromagnetischen Feldes ein tieferes Eindringen in das biologische Gewebe während der Ablation erreicht werden und das für die Ablation ins Auge gefasste biologische Gewebe kann ablatiert werden, ohne dass das umgebende Gewebe und/oder Blut stark aufgeheizt wird. Weiterhin ist, da die Strahlungsenergie nicht im Blut verloren geht, weniger Energie im Allgemeinen von der Energiequelle benötigt, und weniger Energie geht allgemein in der Übertragungsleitung verloren, was dazu tendiert, deren Temperatur zu verringern. Zusätzlich kann diese Vorrichtung dazu verwendet werden, Läsionen zu bilden, die präziser sind.
In dieser Ausführungsform ist die Grundebene 89 elektrisch mit dem äußeren Leiter 32 der Übertragungsleitung 28 verbunden. Die Grundebene 89 ist allgemein an dem Nadelschaft 24 des Fühlers 12 in einem vorbestimmten Abstand Q weg von der ausgefahrenen Antennenvorrichtung 30 (wie in 14B gezeigt) angeordnet. Der vorbestimmte Abstand Q ist so gewählt, dass die Grundebene 89 in großer Nähe zu der Antennenvorrichtung 30 angeordnet ist, und außerhalb der äußeren Wand des Organs, wenn sich der Nadelschaft 44 innerhalb der Organwand 35 befindet. Beispielsweise ist bei Herzanwendungen ein Abstand zwischen ungefähr 1 mm und ungefähr 15 mm verwendbar.
Darüber hinaus ist die Grundebene 89 so ausgestaltet, dass sie parallel zur Winkelposition der Antennenvorrichtung 30 ist. Beispielsweise, wenn die Antennenvorrichtung 30 einen Winkel von ungefähr 60 Grad bezogen auf die Achse des Fühlers aufweist, kann die Grundebene so ausgestaltet sein, dass sie einen Winkel von ungefähr 60 Grad bezogen auf die Achse der Übertragungsleitung einnimmt. Auf diese Weise können die Antenne und die Grundebene die Energie gleichmäßiger koppeln. Alternativ kann die Grundebene ausgestaltet sein, dass sie der Form der äußeren Wand angepasst ist. Darüber hinaus weist die Grundebene im Allgemeinen eine Länge auf, die im Wesentlichen gleich der Länge der Antennenvorrichtung 30 ist. Beispielsweise passt eine Grundebenenlänge zwischen ungefähr 20 mm und ungefähr 50 mm gut. Es wird darauf hingewiesen, dass sich jedoch die Länge gemäß den spezifischen Anforderungen einer jeden Ablationsvorrichtung ändern kann. Die Grundebene ist auch so angeordnet, dass sie im Wesentlichen mit der Winkelkomponente der Antennenvorrichtung 30 ausgerichtet ist (in derselben Ebene).
Die Grundebene 89 kann gebildet werden aus einem Draht, einem Streifen oder einer Stange und kann kreisförmige, rechteckförmige oder eine andere Querschnittsform aufweisen. Weiterhin ist die Grundebene 89 aus einem geeigneten leitenden Material, wie beispielsweise nicht rostendem Stahl oder Silber gebildet. Die Abmessungen der Grundebene 89 können sich bis zu einem gewissen Grad basierend auf der speziellen Anwendung der Ablationsvorrichtung und dem Typ des gewählten Materials ändern. Zusätzlich kann die Grundebene auf ein biegsames dielektrisches Substrat (wie beispielsweise Teflon oder Polymid) aufgedruckt oder innen eingeschlossen sein. Weiterhin kann die Verbindung zwischen der Grundebene 89 und dem äußeren Leiter 32 in einer jeglichen geeigneten Weise erfolgen, wie beispielsweise Löten, Hartlöten, Ultraschallschweißen oder Klebeanhaften.
Die Grundebene 89 kann auf vielfältige Weise ausgestaltet sein. In einigen Ausführungsformen kann die Grundebene starr oder strukturell mit dem Nadelschaft des Fühlers gekoppelt sein. In anderen Ausführungsformen kann die Grundebene geschwenkt werden oder gleitbeweglich mit dem Nadelschaft des Fühlers verbunden sein. Beispielsweise kann der Klemmfinger, wie oben in 13 beschrieben, angeordnet sein, um eine Grundebene für die Antenne zu bilden. In anderen Ausführungsformen kann die Grundebene biegsam sein, um der natürlichen Krümmung des Organs zu folgen. In anderen Ausführungsformen kann die Grundebene gedrückt werden, um das Gewebe zu berühren. Noch weiter kann in einigen Ausführungsformen die Grundebene ausgestaltet sein, um als eine Anschlagvorrichtung zu wirken, die die Tiefe des Fühlereindringens in das Organ begrenzt.
Die Grundebene kann richtig quer positioniert werden von der Antennenvorrichtung mit einer Grundebenen-Positioniereinrichtung. Die Positioniereinrichtung weist allgemein Rohrelemente auf mit einem Kanal darin. In dieser Ausführungsform wird die Grundebene längs durch den Kanal des rohrförmigen Elements zu den distalen Öffnungen des Kanals vorgeschoben. Nach nachfolgendem Vorschieben kann die Grundebene gehandhabt werden, um sich durch die distale Öffnung des Kanals und zu der Außenwand des Organs zu erstrecken. Ein solches Vorschieben erlaubt der Grundebene vorzugsweise eine vorbestimmte Position einzunehmen, die im Wesentlichen mit der ausgefahrenen Antennenvorrichtung ausgerichtet ist, derart, dass die Organwand zwischen der Grundebene und der Antennenvorrichtung angeordnet ist. In einer Ausführungsform kann die Vorrichtung ein Federelement umfassen, das speziell geformt und ausgebildet ist, die Grundebene in eine vorbestimmte Krümmungsposition zu drücken. In einer anderen Ausführungsform kann die Vorrichtung ein Lenksystem aufweisen, zum Krümmen der Grundebene in eine vorbestimmte Krümmungsposition. In einer anderen Ausführungsform kann der Nadelschaft des rohrförmigen Elements vorgekrümmt oder gekurvt sein, um die Grundebene in ihre vorgeschobene Position zu leiten.
Bezugnehmend auf 15 umfasst die Ablationsvorrichtung 10 einen Positionierer 91, der ein rohrförmiges Element 92 und einen Kanal 94 darin aufweist. Wie oben angegeben, ist die Grundebene 96 elektrisch mit dem äußeren Leiter 32 der Übertragungsleitung 28 gekoppelt. In dieser speziellen Ausführungsform umfasst das rohrförmige Element einen Krümmungsabschnitt 95, der die Position der Grundebene 96 in einer abgeschrägten Weise von der Achse 40 des proximalen Endes 14 des Fühlers 12 zurück richtet. Da das distale Ende der Grundebene 96 die gekrümmte Wand 95 des Kanals 94 berührt, wird die Grundebene 96 aus der distalen Öffnung 97 heraus und zu einer äußeren Wandposition gedrückt, die im Wesentlichen mit der gewinkelten Antennenvorrichtung 30 ausgerichtet ist. Zusätzlich kann die Grundebene 96 an der Übertragungsleitung 28 befestigt sein, derart, dass wenn die Antennenvorrichtung 30 ausgefahren wird, auch die Grundebene 96 ausgefahren wird.
Bezug nehmend nunmehr auf 16 ist eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, in der die Ablationsvorrichtung 10 durch eine Zugangsvorrichtung 70 eingeführt wird, die in dem Körperhohlraum 20 positioniert ist. Die Zugangsvorrichtung 70 ist allgemein innerhalb eines schmalen Einschnitts, der in den Körperhohlraum 20 eingebracht wurde, angeordnet. Die Zugangsvorrichtung umfasst einen Kanal 72, der geeignet bemessen ist zur Aufnahme der Ablationsvorrichtung 10 derart, dass der Nadelschaft 14 des Fühlers 12 in den Körperhohlraum 20 eingeführt werden kann. Wie ersichtlich, erlaubt der Kanal 72 den Zugang zu dem Zielorgan 18. Zugangsvorrichtungen sind dem Durchschnittsfachmann gut bekannt und werden deshalb im Detail hierin nicht weiter beschrieben.
Es wird nunmehr Bezug genommen auf 17, in der die beschriebene Ablations vorrichtung 10 zum Ablatieren von Herzgeweben gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die Ablationsvorrichtung 10 ist besonders vorteilhaft beim Navigieren um bestimmte Regionen des Herzens 20 herum. Beispielsweise kann die Ablationsvorrichtung 10 verwendet werden, um die Schichten von Fett 202 oder Venen 204, die die epikardiale Oberfläche 206 (z. B. die äußere Wand) des Herzens 200 umgeben, zu überbrücken. Beispielsweise kann die Vene 204 der Koronarsinus sein, der gerade oberhalb der Verbindung zwischen dem linken Vorhof 240 und der linken Herzkammer 246 angeordnet ist. Wie bereits erwähnt, ist Fett 202 ein guter Mikrowellenabsorber und sehr schlechter Wärmeleiter. Darüber hinaus können Venen 204 Wärme durch Blutfluss übertragen. Demzufolge sind Fett 202 und Venen 204 sehr schwer durchzuablatieren von der epikardialen Oberfläche aus (nicht genügend Wärmeenergie zum Ablatieren). Demzufolge kann durch Positionieren der Antennenvorrichtung 30 innerhalb eines Hohlraums 208 des Herzens 200 (z. B. durch die Fettschicht) Ablationsenergie dem Endokardium 210 anstelle der verschlossenen epikardialen Oberfläche 206 zugeführt werden, wodurch das Zielgewebe effektiv ablatiert wird. Beispielsweise kann der Hohlraum 208 der linke Vorhof 240, der rechte Vorhof 242, die linke Herzkammer 246 oder die rechte Herzkammer 244 sein.
Die Ablationsvorrichtung 10 kann dazu verwendet werden, eine Vielzahl von Herzkrankheiten zu behandeln. In einer Ausführungsform wird die Ablationsvorrichtung verwendet, das Vorhofflimmern zu behandeln und in einer anderen Ausführungsform wird die Ablationsvorrichtung verwendet, Vorhofflattern zu behandeln. Verschiedene Implementierungen im Zusammenhang mit der Ablation von Herzgeweben, die die Ablationsvorrichtung 10 verwenden, werden nunmehr beschrieben.
In einer Ausführungsform wird die Ablationsvorrichtung 10 verwendet, um Läsionen zwischen einer jeden der Lungenvenen 212 des Herzens 200 zu erzeugen, um Vorhofflimmern zu behandeln. In anderen Implementierungen wird die Ablationsvorrichtung 10 verwendet, um Läsionen von einer der Lungenadern 212 zu der Mitralklappe 213 des Herzens 200 zu erzeugen, um einen Makrorückfluss-Kreislauf um die Lungenvenen in einem Läsionsmuster zu vermeiden, was verwendet wird, um Vorhofflimmern zu behandeln. In anderen Implementierungen wird die Ablationsvorrichtung 10 verwendet, um Läsionen von einer der Lungenvenen 212 zu dem linken Vorhofappendix des Herzens 200 zu erzeugen, um auch einen Makrorückfluss-Kreislauf um die Lungenvenen in einem Läsionsmuster zu vermeiden, das verwendet wird, um Vorhofflimmern zu behandeln.
In einer Ausführungsform wird die Ablationsvorrichtung 10 verwendet, um Läsionen zwischen der unteren Hohlvene 216 zu dem Tricuspid Ventil 214 des Herzens 200 zu erzeugen, um typisches oder atypisches Vorhofflattern zu behandeln. In einer anderen Implementierung wird die Ablationsvorrichtung 10 verwendet, um Läsionen entlang der Cristae terminalis im rechten Vorhof 242 des Herzens 200 zu erzeugen, um typisches oder atypisches Vorhofflattern zu behandeln. In einer anderen Implementierung wird die Ablationsvorrichtung 10 verwendet, um Läsionen von der Cristae terminalis zu der Fossae ovalis in dem rechten Vorhof 242 des Herzens zu erzeugen, um ein typisches oder atypisches Vorhofflattern zu behandeln. In noch einer anderen Implementierung wird die Ablationsvorrichtung 10 verwendet, um Läsionen an der Seitenwand des rechten Vorhofs 242 von der oberen 220 zu der unteren Vena cava (Hohlvene) 216 zu erzeugen, um atypisches Vorhofflattern und/oder Vorhofflimmern zu behandeln.
Obwohl eine große Vielfalt von Herzverfahren beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass diese speziellen Verfahren keine Einschränkung darstellen und dass die vorliegende Erfindung in anderen Bereichen des Herzens auch verwendet werden kann.
Ein Verfahren zur Verwendung der beschriebenen Mikrowellen-Ablationsvorrichtung zur Behandlung des Herzens wird nunmehr unter Bezugnahme auf 17 beschrieben. Obwohl nur ein Herz dargestellt und beschrieben wird, sollte dies so verstanden werden, dass andere Organe als auch Organducten mit der Ablationsvorrichtung behandelt werden können. Das Verfahren umfasst das Vorsehen einer Ablationsvorrichtung, wie sie hierin beschrieben wurde. Spezieller umfasst das Verfahren das Vorsehen einer chirurgischen Vorrichtung 10 mit einem Fühler 12 und einer länglichen Mikrowellen-Ablationsanordnung 24. Der Fühler 12 umfasst einen Kanal, der sich von einem proximalen Ende 14 zu einem entgegengesetzten distalen Ende davon hindurch erstreckt. Das distale Ende 16 ist in der Lage, durch eine Muskelwand 222 (z. B. Myokard) des Herzens 200 hindurchzudringen. Weiterhin umfasst die längliche Mikrowellen-Ablationsanordnung 24 eine distale Antenne 30, die mit einer Übertragungsleitung gekoppelt ist, die ihrerseits mit einer Mikrowellenenergiequelle an einem proximalen Ende davon gekoppelt ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren das Einführen der chirurgischen Vorrichtung 10 in einen Körperhohlraum 230. Dies erfolgt durch Eindringen in den Körper 232 oder durch eine Zugangsvorrichtung 70. Mehrere chirurgische Ansätze sind möglich. Beispielsweise kann die chirurgische Vorrichtung durch eine offene Brust, eine posteriore Thorakotomie, eine seitliche Thorakotomie (wie in 10 gezeigt) oder eine Sternothomie eingeführt werden. Das chirurgische Verfahren kann auch ein Endoskop verwenden, um die Ablationsvorrichtung während des Platzierens zu visualisieren. Diese Verfahren sind beim Fachmann generell gut bekannt und um sich kurz zu halten, werden sie im Detail nicht beschrieben.
Das Verfahren umfasst weiterhin das Eindringen in die Muskelwand 222 des Herzens 200 mit dem distalen Ende 16 des länglichen Fühlers 12 und Einführen des länglichen Fühlers 12 durch die Muskelwand 222 des Herzens 200 in eine innere Kammer 208 davon. Beispielsweise kann das chirurgische Werkzeug 10 in den linken Vorhof 240, den rechten Vorhof 242, die rechte Herzkammer 244 oder die linke Herzkammer 246 eingeführt werden. Darüber hinaus kann vor Eindringen eine "Purse string"-Wundnaht in der Herzwand in der Nähe des Bereiches eingesetzt werden, der für das Eindringen ausgewählt wurde, um somit Spannung während des Eindringens zu liefern. "Purse string"-Wundnähte sind gut bekannt im Stand der Technik und werden aus Gründen der Vermeidung von Längen nicht weiter im Detail beschrieben.
Das Verfahren umfasst auch das Einführen der länglichen Mikrowellen-Ablationsvorrichtung 24 in den Kanal des länglichen Fühlers 12 und das Vorschieben der Antenne 30 hinter das distale Ende 16 des Fühlers 12 derart, dass die Antenne sich in der inneren Kammer 208 des Herzens 200 befindet. Nach dem Vorschieben nimmt die Antenne 30 vorzugsweise eine vorbestimmte Position ein, die im Wesentlichen zur Form und/oder Winkelposition der zu ablatierenden Wand passt. Beispielsweise kann die Position die Antenne im Wesentlichen parallel zur Innenoberfläche 210 (z. B. Endokardium) der durchdrungenen Muskelwand 222 und in der Nähe des Zielgewebes platzieren. Ein winkeliges Vorschieben kann in einer Vielzahl von Wegen durchgeführt werden, beispielsweise mit einem Federelement, einem Lenkdraht oder einem gekrümmten Fühler. Darüber hinaus umfasst das Verfahren das Erzeugen eines Mikrowellenfeldes an der Antenne, das ausreichend stark ist, um die Gewebeablation innerhalb des erzeugten Mikrowellenfeldes hervorzurufen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, umfasst die Ablationsvorrichtung eine Nadel und eine Übertragungsleitung mit einer Längsachse. Die Nadel ist derart ausgebildet, dass sie in einen Körperhohlraum eingeführt werden kann und in ein Organ (oder einen Ductus) innerhalb der Körperhöhle eindringen kann. Die Nadel ist auch für das Eindringen in den Hohlraum innerhalb des Organs ausgebildet und umfasst eine Antenne zur Übertragung von elektromagnetischer Energie. Die Übertragungsleitung ist mit der Antenne gekoppelt und ausgestaltet zum Liefern von elektromagnetischer Energie zu der Antenne. Weiterhin ist die Ablationsvorrichtung so ausgebildet, dass wenn die Nadel schließlich in die Organhöhle eingeführt ist, die Antenne mit einem Winkel bezüglich der Längsachse der Übertragungsleitung liegt. In den meisten Fällen sind die Nadel oder die Übertragungsleitung vorgeformt oder gekrümmt an einer vorbestimmten Position, die vorgesehen ist, um im Wesentlichen mit der Form und/oder Winkelposition der zu ablatierenden Wand zusammenzupassen. In anderen Fällen kann ein Federelement oder ein Lenksystem in einer Weise ähnlich zu dem Federelement und Lenksystem, die oben beschrieben sind, verwendet werden, um eine winkelige Positionierung zu schaffen.
Es wird nunmehr Bezug genommen auf die 18–21, in denen eine Ablationsvorrichtung dargestellt ist, die allgemein mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet ist, mit einer relativ dünnen Nadel 102, die vorgesehen ist zum Emittieren von elektromagnetischer Energie und mit einem Eindringende 104, das in der Lage ist, in ein Organ 106 einzudringen. Die Nadel 102 ist axial starr, um ein Gewebeeindringen zu ermöglichen, und kann längs biegsam sein, um eine Beschädigung des Organs 106 während der Positionierung zu verhindern. Die Ablationsvorrichtung 100 weist weiterhin eine Übertragungsleitung 108 mit einer Längsachse 110 und einem distalen Ende 112 auf, das mit dem proximalen Ende 114 der Nadel 102 verbunden ist, zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes, das ausreichend stark ist, um die Gewebeablösung bzw. Ablation hervorzurufen. Am proximalen Ende 118 der Über tragungsleitung 110 ist ein elektrischer Verbinder 120 vorgesehen, um elektrisch die Antenne mit einer elektromagnetischen Energiequelle (nicht dargestellt) zu verbinden. Wie dargestellt, ist die Nadel 102 mit einem Winkel 115 bezogen auf die Längsachse 110 der Übertragungsleitung 108 gebogen. In den meisten Ausführungsformen ist die Krümmung vorgesehen, um leicht die Antenne parallel zu dem zu ablatierenden Gewebe zu setzen, unter Berücksichtigung des Annäherungswinkels (dem Winkel, der verwendet wird, um die Nadel durch das Organ einzuführen).
Demzufolge benützt die Ablationsvorrichtung 100 die Nadel 102, um Ablationsenergie innerhalb eines Hohlraums des Organs 106 zu liefern. D. h., dass das distale Eindringende 104 verwendet wird, um durch eine Außenwand 122 des Organs 106 zu stechen, um die Nadel 102 in der Nähe und im Wesentlichen parallel zu einer Innenwand 124 des Organs zu positionieren. Wenn die Nadel 102 positioniert ist, wird eine Ablationsenergie, die ausreichend stark ist, die Gewebeablösung hervorzurufen, von der Nadel 102 emittiert, um einen Abschnitt der Innenwand 124 zu ablatieren. Diese Anordnung ist besonders nützlich, wenn Bereiche, die für die Ablation vorgesehen sind, Überdeckungen entlang der Außenwand des Organs aufweisen. Beispielsweise kann die Nadel verwendet werden, um Schichten von Fett oder Venen, die die epikardiale Oberfläche (z. B. äußere Wand) des Herzens umgeben, zu überbrücken oder herumzunavigieren. Weiterhin sichert die winkelige Position der Nadel, dass die Ablationsenergie akkurat in die ausgewählte Ablationsregion übertragen wird.
Bezug nehmend auf 21 umfasst die Nadel 102 eine längliche Antenne 130 und eine Antennenkapselung 132, die in der Lage sind, durch das Organ 106 an einem distalen Eindringende 104 hindurchzustechen. Beispielsweise ist das distale Eindringende 104 in Form einer herkömmlichen spitzen abgeschrägten Nadel oder einer Nadel mit schräger gefaster Nadelspitze, die einen spitzen Schneiderand bildet. Wie dargestellt, ist die Antenne 130 von der Antennenkapselung 132 eingekapselt, die im Allgemeinen besser geeignet ist, die hohe elektromagnetische Feldkonzentration zu entfernen, die normalerweise erhalten wird, wenn der metallische Teil der Antenne sich in direktem Kontakt mit dem Gewebe befindet. Eine hohe Feldkonzentration kann eine hohe Oberflächentemperatur auf dem zu ablatierenden Gewebe erzeugen, was nicht gewünscht wird, insbesondere nicht bei Herzanwendungen. Die Antennenkapselung 132 kann aus jedem geeigneten dielektrischen Material (z. B. geringe Verlusttangente) gebildet sein, mit geringer Wasserabsorption, wie beispielsweise medizinische Epoxy-, Polyethylen- oder teflonartige Produkte (z. B. biokompatibel). Wie weiter oben detaillierter beschrieben wurde, kann es wünschenswert sein, die Dicke der Antennenkapselung anzupassen, um eine bessere Impedanzanpassung zwischen der Antenne und dem für die Ablation ausgewählten Gewebe zu schaffen. Es wird angenommen, dass jedoch die Nadelantennenkapselung eine Dicke zwischen ungefähr 0,002 Zoll und ungefähr 0,015 Zoll und noch genauer ungefähr 0,005 Zoll aufweist, was einen guten Effekt erzeugt.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Antennenkapselung nicht für alle Ablationsvorrichtungen notwendig ist. Beispielsweise zeigen die 22 und 24 die Ablationsvorrichtung 100 mit einer exponierten Antenne 130, die keine Antennenkapselung aufweist. Jedoch wird darauf hingewiesen, dass in den meisten Situationen die Antennenkapselung vorgesehen ist, um die Antenne zu kapseln, um die Verkohlungs- und Gewebezerstörungseffekte, die allgemein auftreten, zu vermeiden, wenn sich die Ablationselemente und genauer die metallischen Teile der Antenne in direktem Kontakt mit dem Körpergewebe oder -fluid befinden.
Die Antenne 130 ist aus einem leitenden Material gebildet. Beispielsweise passen Federstahl, Berylliumkupfer oder silberplattiertes Kupfer gut. Weiterhin kann sich der Durchmesser der Antenne 130 zu einem gewissen Grad ändern, basierend auf der speziellen Anwendung der Ablationsvorrichtung und dem Typ des gewählten Materials. Beispielsweise passen in Systemen, die eine Monopoltyp Antenne verwenden, Drahtdurchmesser zwischen ungefähr 0,005 Zoll bis ungefähr 0,020 Zoll gut. In der dargestellten Ausführungsform ist der Durchmesser der Antenne ungefähr 0,013 Zoll.
Wie erwähnt, ist das von der Antenne erzeugte Feld ungefähr konsistent mit der Länge der Antenne. D. h., die Länge des elektromagnetischen Feldes ist allgemein abhängig von der Längsausdehnung der Antenne. Demzufolge kann die Länge des Feldes eingestellt werden durch Einstellung der Länge der Antenne. Demzufolge können Ablationsvorrichtungen mit spezifizierten Ablationseigenschaften hergestellt werden, durch Bauen von Ablationsvorrichtungen mit unterschiedlichen Antennen längen. Beispielsweise weisen Antennen eine Länge zwischen ungefähr 20 mm und ungefähr 50 mm auf, und genauer ungefähr 30 mm, die gut passen. Weiterhin ist die dargestellte Antenne ein einfacher sich längs erstreckender, exponierter Draht, der sich beabstandet vom inneren Leiter erstreckt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine große Abwandlung der Antennengeometrien auch gut verwendet werden kann. Beispielsweise funktionieren auch spiralförmige, flache Schaltkreisantennen oder andere Antennengeometrien. Zusätzlich ist zu verstehen, dass sich längs erstreckende Antennen keine Anforderung sind und dass andere Formen und Ausgestaltungen verwendet werden können. Beispielsweise kann die Antenne ausgestaltet sein, mit der Form des zu ablatierenden Gewebes oder einer Form eines vorbestimmten Ablativmusters zum Erzeugen von geformten Läsionen übereinzustimmen.
Zurückkommend auf 21 weist die Übertragungsleitung 108 allgemein einen inneren Leiter 134 und einen äußeren Leiter 136 auf, die durch ein dielektrisches Materialmedium 138 getrennt sind. Eine Isolierschicht 140 ist typischerweise um den äußeren Leiter 136 angeordnet. Weiterhin ist der äußere Leiter 136 so ausgestaltet, dass er einen Abschnitt 136A aufweist, der sich von distalen Ende der Isolierschicht 140 erstreckt, sodass er exponiert sein kann. Wie erwähnt, wenn der äußere Leiter 136 exponiert ist, ist das erzeugte elektromagnetische Feld mehr an der Antenne konzentriert und demzufolge tendiert die Bestrahlungseffizienz dahin, größer zu sein. Beispielsweise funktioniert ein exponierter äußerer Leiter mit einer Länge von ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm gut. Obwohl der äußere Leiter dargestellt und beschrieben ist, dass er exponiert ist, sollte es verstanden werden, dass dies keine Einschränkung ist, und dass die Ablationsvorrichtung mit oder ohne einem exponierten äußeren Leiter ausgestattet sein kann.
Weiterhin ist die Übertragungsleitung mit einer herkömmlichen fünfzig (50) Ohm Koaxialausgestaltung versehen, die für die Übertragung von Mikrowellenenergie bei Frequenzen im Bereich von ungefähr 400 bis ungefähr 6000 MHz geeignet ist. In der bevorzugten Ausführungsform ist der innere Leiter 134 aus einem festen Metallmaterialkern gebildet, umgeben von einem biegsamen halbstarren dielektrischen Materialmedium 138. Der äußere Leiter 136 umfasst eine gelötete Hülse von Metalldrähten, die den inneren Leiter 134 umgibt, um eine gute Abschirmung und eine gute Biegsamkeit davon zu schaffen. Weiterhin ist die Isolierschicht allgemein biegsam und kann aus jedem geeigneten Material, wie beispielsweise medizinisch geeignete Polyolefine, Fluorpolymere oder Polyvinylfluoride gebildet sein. Beispielsweise wurden PEBAX Harze der Firma Autochem aus Deutschland mit Erfolg verwendet.
In den meisten Ausführungsformen ist das proximale Ende 114 der Antenne 130 direkt oder indirekt mit dem distalen Ende 112 des inneren Leiters 134 der Übertragungsleitung 108 verbunden. Eine direkte Verbindung zwischen der Antenne 130 und dem inneren Leiter 134 kann auf jede geeignete Weise erzeugt werden, wie beispielsweise Löten, Hartlöten, Ultraschallschweißen oder Klebebinden. Wie es mit großer Detailliertheit oben beschrieben wurde, kann es wünschenswert sein, indirekt die Antenne mit dem inneren Leiter durch eine passive Komponente zu verbinden, um eine bessere Impedanzanpassung zwischen der Antennenvorrichtung und der Übertragungsleitung zu schaffen. In anderen Ausführungsformen kann die Antenne 130 integral gebildet werden aus der Übertragungsleitung 108 selbst. Dies ist typischerweise schwieriger vom Standpunkt der Herstellung aus, hat jedoch den Vorteil der Bildung einer widerstandsfähigeren Verbindung zwischen der Antenne und der Übertragungsleitung.
Die Ablationsvorrichtung 100 ist vorzugsweise dünn mit einem Durchmesser im Bereich von zwischen ungefähr 1,5 mm bis ungefähr 3 mm und noch bevorzugter ungefähr 2 mm. Diese relativ geringe Durchmessergröße ist insbesondere geeignet für die Verwendung in den meisten Körperorganen, wie beispielsweise dem Herzen, um somit den Punktierungsdurchmesser und somit das mögliche Bluten zu minimieren. Es ist jedoch verständlich, dass die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, um andere Organe oder Gewebe zu ablatieren. Zusätzlich muss die Ablationsvorrichtung ausreichend biegsam sein, um die normale Betriebsverwendung zu erreichen, jedoch auch ausreichend starr sein, um ein Knicken der Leitung während des Eindringvorgangs der Nadel in das Zielorgan zu verhindern.
In einer Ausführungsform umfasst die Ablationsvorrichtung 100 eine Krümmung 150, die die Nadel 102 in einen Winkel bezogen auf die Längsachse 108 der Übertragungsleitung 110 setzt. Wie in 21 dargestellt, ist die Krümmung 150 entlang eines distalen Abschnitts der Übertragungsleitung gesetzt. Alternativ kann die Krümmung 150 entlang eines proximalen Abschnitts der Nadel gesetzt sein, wie in 23 dargestellt. In beiden Fällen ist die Krümmung 150 vorgesehen derart, dass wenn die Nadel 102 in den Körperhohlraum eingeführt wird, die Nadel an einer vorbestimmten Position angeordnet ist, die vorgesehen ist, um im Wesentlichen zu der Form und/oder Winkelposition der zu ablatierenden Wand zu passen. D. h. dass die Nadel in eine Richtung auf das für die Ablation ausgewählte Gewebe gebogen ist. Beispielsweise kann die Nadel ausgestaltet sein, um in eine Richtung gebogen zu werden, die die Nadel im Wesentlichen parallel und nahe dem Gewebe, das ablatiert werden soll, setzt. Weiterhin ist die Krümmung 150 vorgesehen, um ausreichend starr zu sein, um ein Knicken der Leitung während des Eindringvorgangs der Nadel in das Zielorgan zu verhindern.
In 19 ist die Ablationsvorrichtung 100 dargestellt mit einem senkrechten Eindringen durch die Organwand 106. Es wird angenommen, dass jedoch diese Position nicht immer möglich ist, weil einige Organe besonders schwer zugänglich sind und demzufolge kann die Nadel mit unterschiedlichen Winkeln in die Wand des Organs eingeführt werden. Demzufolge kann die vorliegende Erfindung so ausgestaltet sein, dass sie einen Bereich von Winkelkrümmungen vorsieht. Beispielsweise funktioniert eine Antennenposition mit einem Winkel im Bereich von zwischen ungefähr 45 Grad bis ungefähr 135 Grad bezogen auf die Längsachse der Übertragungsleitung gut. Jedoch wird darauf hingewiesen, dass dies keine Einschränkung ist und andere Winkel sowie andere Krümmungsausgestaltungen verwendet werden können. Beispielsweise kann die Ablationsvorrichtung so gestaltet sein, dass sie eine Vielzahl von Krümmungen, gebogenen Krümmungen, geradlinige Krümmungen, dreidimensionale Krümmungen oder eine Form aufweisen kann, die der Form des Gewebes, das ablatiert werden soll oder der gewünschten Ablationslinie entspricht.
Zur Erleichterung der Diskussion zeigen 25A und 25B unterschiedliche Ausgestaltungen der Ablationsvorrichtung. 25A zeigt eine Nadel 102 in einer spitzen Winkelposition bezogen auf die Längsachse 110. 25B zeigt die Nadel 102 in einer stumpfen Winkelposition bezogen auf die Achse 110. Erneut, diese Winkelpositionen sind wichtige Parameter um sicherzustellen, dass die Antennenvorrichtung richtig in einer Richtung auf das für die Ablation ausgewählte Gewebe positioniert ist.
Es wird nunmehr Bezug genommen auf 26, in der eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, in der die Ablationsvorrichtung 100 einen Handgriff 160 umfasst, der eine Greifoberfläche aufweist, zur Betätigung der Nadel 102 durch die Organwand. Der Handgriff 160 ist ausgestaltet zur Aufnahme von chirurgischen Werkzeugen, wie beispielsweise Zangen (nicht dargestellt). Auf diese Weise kann die Nadel 102 in dem Organ positioniert werden durch Halten des Handgriffs 160 mit Zange und Betätigung der Zange derart, dass die Nadel 102 durch die Organwand hindurchdringt. Danach kann die Zange verwendet werden, um die Nadel 102 in der Nähe des für die Ablation ausgewählten Gewebes zu positionieren. Der Handgriff 160 ist auf der Übertragungsleitung 108 angeordnet mit einer vorbestimmten Distanz X, weg von dem Krümmungsabschnitt 150 der Vorrichtung 100. Die vorbestimmte Distanz X ist vorgesehen, um den Handgriff 160 in unmittelbare Nähe zu der Nadel 102 und außerhalb der Außenwand des Organs zu setzen, wenn die Nadel 102 in dem Organ positioniert ist. Beispielsweise funktioniert bei Herzanwendungen eine Distanz zwischen ungefähr 1 cm und ungefähr 3 cm gut. Darüber hinaus funktioniert ein Handgriff, der aus einem Polymer gebildet ist, der eine Breite zwischen ungefähr 5 mm und ungefähr 10 mm, eine Länge zwischen ungefähr 2 mm und ungefähr 5 mm und eine Höhe zwischen ungefähr 5 mm und ungefähr 10 mm aufweist, gut. Obwohl der Handgriff in rechteckiger Form dargestellt ist, wird darauf hingewiesen, dass dies keine Einschränkung ist, und dass der Handgriff mit einer Mehrzahl von verschiedenen Formen vorgesehen sein kann.
In einer Implementierung ist der Handgriff vorgesehen, um eine zusätzliche Stütze (Starrheit und Robustheit) an der Verbindung zwischen der Antenne und dem inneren Leiter der Übertragungsleitung zu schaffen. In einer anderen Implementierung ist der Handgriff vorgesehen, um eine Impedanzanpassungsvorrichtung einzuschließen, die zwischen der Antenne und dem inneren Leiter angeordnet ist. Weiterhin kann in einer Weise, analog zu dem Klemmabschnitt (13) der oben beschrieben ist, der Handgriff vorgesehen sein, um gleitend mit der Übertragungsleitung verbunden zu sein, derart, dass der Handgriff verwendet werden kann, um die Wand des Organs zwischen der gebogenen Nadel und Handgriff zu klemmen. Zusätzlich kann eine Dichtung zwischen dem Handgriff und der äußeren Wand des Organs vorgesehen sein, um den Punktierungsort abzudichten. In einer anderen Implementierung kann der Handgriff einen Ballon umfassen, zum Andruck-Kontakt zwischen dem Handgriff und der gebogenen Antenne.
Es wird nunmehr Bezug genommen auf die 27A–27C, in denen eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, in der die Ablationsvorrichtung 100 einen Grundebene-Streifen 170 zur Kopplung von elektromagnetischer Energie durch die Organwand 106 umfasst. Die Grundebene 170 schafft eine metallische Oberfläche, die das elektrische Feld anzieht, das von der Antenne 130 erzeugt wird, und demzufolge wird ein intensiveres elektromagnetisches Feld 180 zwischen der Antenne 130 und Grundebene 170 erzeugt. Daraus ergibt sich, dass ein effizienteres, besser gesteuertes und konzentrierteres elektrisches Feld verwendet werden kann, um das Zielgewebe zu ablatieren. Zusätzlich wird weniger Energie von der Energiequelle benötigt, aufgrund der effizienteren Ausnützung der Energie.
In dieser Ausführungsform ist die Grundebene 170 elektrisch mit dem äußeren Leiter 136 der Übertragungsleitung 108 verbunden. Die Grundebene 170 ist allgemein an der Übertragungsleitung 108 unter einer vorbestimmten Distanz Y weg von der Antenne 130 der Nadel 102 angeordnet. Die vorbestimmte Distanz Y ist vorgesehen, um die Grundebene in die Nähe der Nadel 102 außerhalb der Außenwand des Organs 106 zu setzen, wenn die Nadel 102 in dem Organ 106 angeordnet wird. Beispielsweise funktioniert bei Herzanwendungen eine Distanz zwischen ungefähr 1 mm und ungefähr 15 mm gut.
Zusätzlich muss die Grundebene 170 ausreichend biegsam sein, um die Nadelhandhabung, die normale Betriebsverwendung und Lagerung davon zu ermöglichen, jedoch auch ausreichend starr sein, um ein Knicken oder Krümmen in der Grundebene zu vermeiden, wenn die Nadel in der Organhöhle positioniert wird. Die Grundebene 170 kann aus einer metallischen Folie gebildet sein. Beispielsweise funktioniert Silber, nicht rostender Stahl oder Gold gut. Die Grundebene 170 kann auch aus einem flexiblen dielektrischen Substrat oder mehrerer metallischer Oberflächen gebildet sein. Beispielsweise funktionieren Kapton^TM- oder Teflon^TM-Substrate gut. Weiterhin kann die Dicke der Grundebene 170 zu einem gewissen Grad variieren, basierend auf der besonderen Anwendung der Ablationsvorrichtung und dem Typ des gewählten Materials. Beispielsweise funktioniert eine Streifendicke zwischen ungefähr 0,005 Zoll bis ungefähr 0,040 Zoll gut. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke des Streifens der Grundebene ungefähr 0,010 Zoll. Weiterhin kann die Verbindung zwischen der Grundebene 170 und dem äußeren Leiter 136 in jeglicher geeigneter Weise erzeugt werden, wie beispielsweise Löten, Hartlöten, Ultraschallschweißen oder Klebebinden.
Obwohl die Grundebene als ein Streifen gezeigt und beschrieben ist, wird darauf hingewiesen, dass dies keine Einschränkung ist, und dass die Grundebene in ihrer Form variieren kann, entsprechend den speziellen Anforderungen einer jeden Vorrichtung. Beispielsweise funktioniert ein Metalldraht gebildet aus Silber mit einem Durchmesser zwischen ungefähr 1 mm und ungefähr 2 mm gut. Zusätzlich funktioniert eine Platte, gebildet aus Silber mit einer Dicke zwischen ungefähr 0,005 Zoll und ungefähr 0,040 Zoll und einer Breite zwischen ungefähr 2 mm und ungefähr 5 mm gut.
Darüber hinaus ist die Grundebene allgemein so ausgestaltet, dass sie parallel zu der Winkelposition der Nadel 102 ist. Beispielsweise, wenn die Nadel so ausgestaltet ist, dass sie einen Winkel von ungefähr 60 Grad bezüglich der Achse der Übertragungsleitung aufweist, dann kann die Grundebene ausgestaltet sein, dass sie einen Winkel von ungefähr 60 Grad relativ zur Achse der Übertragungsleitung aufweist. Auf diese Weise können die Antenne und die Grundebene die Energie gleichmäßiger koppeln. Alternativ kann die Grundebene so geformt sein, dass sie der Form der Außenwand angepasst ist. Noch weiterhin weist die Grundebene allgemein eine Länge auf, die im Wesentlichen gleich der Länge der Antenne 130 ist. Beispielsweise funktioniert eine Grundebenenlänge zwischen ungefähr 20 mm und ungefähr 50 mm gut. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Länge sich gemäß der spezifischen Anforderungen einer jeden Ablationsvorrichtung ändern kann. Die Grundebene ist auch vorgesehen, um im Wesentlichen mit dem gekrümmten Abschnitt der Nadel 102 ausgerichtet (in derselben Ebene) zu sein.
Alternativ ist die Grundebene in einer Implementierung vorgesehen, um Teil des Handgriffs zu sein. In einer anderen Implementierung ist die Elektrode beweglich mit der Übertragungsleitung gekoppelt. Beispielsweise kann die Grundebene schwenkbar oder gleitbar mit der Übertragungsleitung gekoppelt sein. In einer anderen Implementierung ist die Grundebene unter Vorspannung, um das Gewebe zu berühren.
Ein Verfahren zur Verwendung der beschriebenen Nadelablationsvorrichtung in Behandlung eines Organs wird nunmehr beschrieben. Das Verfahren umfasst das Vorsehen einer chirurgischen Vorrichtung 100 mit einer Nadel 102, die mit einer Übertragungsleitung 108 gekoppelt ist. Die Übertragungsleitung 108 ist vorgesehen, einen Abschnitt aufzuweisen, mit einer Längsachse 110 und einem proximalen Ende 120, das mit einer elektromagnetischen Energiequelle verbunden ist. Beispielsweise funktioniert eine Mikrowellenenergiequelle, die Energie in dem Mikrowellenfrequenzbereich erzeugt, gut. Weiterhin umfasst die Nadel 102 ein distales Ende 104, das geeignet ist, durch die Wand eines Organs 106 einzudringen und weist eine Antenne 130 zum Erzeugen eines Mikrowellenfeldes auf. Beispielsweise kann das Organ das menschliche Herz sein und die Wand kann das Myokard des Herzens sein. Die Antenne 130 ist auch vorgesehen, um in einer winkeligen Position bezogen auf die Längsachse 110 der Übertragungsleitung 108 zu sein. Beispielsweise kann die Nadel oder die Übertragungsleitung vorgeformt oder gekrümmt sein, mit einer vorbestimmten Winkelposition.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren das Einführen der chirurgischen Vorrichtung 100 in den Körperhohlraum. Dies kann durch Eindringen in den Körper oder durch eine Zugangsvorrichtung, die in den Körper eingeführt ist, erfolgen. Beispielsweise kann in den meisten Herzanwendungen das Einführen durch den Thoraxbereich des Körpers oder durch die geöffnete Brust erfolgen. Das Verfahren umfasst weiterhin das Durchdringen einer Wand des Organs 106 mit dem distalen Ende 104 der Nadel 102 und Einführen der Nadel 102 durch die Wand des Organs 106 und in die Innenkammer davon. Beispielsweise kann das chirurgische Werkzeug 100 in den linken Vorhof, den rechten Vorhof, die rechte Herzkammer oder die linke Herzkammer des Herzens eingeführt werden. Weiterhin kann vor dem Eindringen eine "Purse string"-Wunde der Herzwand in der Nähe des Zielbereichs für das Eindringen vorgesehen werden, um eine Spannung während des Eindringens zu schaffen. "Purse string"-Wunden sind wohl bekannt im Stand der Technik und zur Vermeidung von Längen werden sie nicht weiter im Detail beschrieben.
Das Verfahren umfasst auch das Positionieren der Nadel 102 in eine Kammer des Organs 106 derart, dass die Antenne 130 sich im Wesentlichen der Form und/oder der Winkelposition der zu ablatierenden Wand anpasst. Beispielsweise kann die Position die Antenne im Wesentlichen parallel zur inneren Oberfläche der durchdrungenen Wand und in die Nähe des Zielgewebes setzen. Darüber hinaus umfasst das Verfahren das Erzeugen eines Mikrowellenfeldes an der Antenne, das ausreichend stark ist, um eine Gewebeablösung innerhalb des erzeugten Mikrowellenfeldes hervorzurufen.
Obwohl nur einige wenige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, sollte es verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen verkörpert werden kann, ohne von dem Geist und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere wurde die Erfindung beschrieben im Umfang einer Mikrowellenablationsvorrichtung für Herzanwendungen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung für eine große Vielzahl von alternativen Anwendungen ebenso verwendet werden kann. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung in den meisten Verfahren bezüglich der Ablation von inneren biologischen Geweben und genauer der Ablation von Organen mit Hohlräumen, wie beispielsweise dem Herzen, dem Bauch, dem Darm und dergleichen angewendet werden. Darüber hinaus, obwohl die beschriebene Vorrichtung extrem gut für Mikrowellenanwendungen funktioniert, kann sie verwendet werden, um elektromagnetische Energien mit anderen Frequenzen, beispielsweise Hochfrequenzen zu übertragen. Zusätzlich wird angenommen, dass die vorliegende Erfindung mit anderen geeigneten Ablationsenergiequellen ausgeführt werden kann. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung mit elektrischem Strom, Ultraschall, elektrischen Pulsen, Cryothermie, Lasern und dergleichen ausgeführt werden. In derartigen Ausgestaltungen kann das Ablationselement eine oder mehrere metallische Elektroden, ein Laserverstärker, ein Cryogenverstärker, ein Ultraschallverstärker sein, während das Übertragungselement ein metallischer Draht, eine optische Faser oder ein Rohr sein kann, das Kühlflüssigkeit trägt.
Weiterhin gibt es, während die Erfindung in verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, Änderungen, Permutationen und Äquivalente, die in den Umfang dieser Erfindung fallen. Beispielsweise kann die Ablationsvorrichtung auch eine Reihe von Erfassungselektroden aufweisen, um elektrophysiologische Signale von dem Herzgewebe zu erfassen. Derartige Elektroden können verwendet werden, um den entsprechenden Bereich des Herzens abzutasten, vor oder nach dem Ablationsvorgang. Die Elektroden können auch verwendet werden, die Bedingung und/oder die Art und Weise des Ablationsverfahrens aufzuzeichnen. Die Elektroden können entlang der Antennenvorrichtung in dem Antennenbereich, entlang der Übertragungsleitung, oder entlang des Klemmfingers angeordnet sein. Die Elektrodenbänder können optional in eine Mehrzahl von elektrisch isolierten Elektrodensegmenten aufgeteilt sein. Die von den Elektroden erhaltene Information wird über Elektrodendrähte zu einer externen Elektronik übertragen, wie beispielsweise einer EP Signalaufzeichnungsvorrichtung. Ein Filtern des Signals kann, wenn notwendig, vorgenommen werden. In alternativen Ausführungsformen können einige der externen Elektroniken in die Energiezuführung integriert werden und/oder die Energiezuführung kann die Information, die von den Elektroden erhalten wurde, in seinem Steuerschema verwenden.
Zusätzlich kann die Ablationsvorrichtung auch eine Reihe von Thermometerelementen umfassen, zum Messen der Temperatur des Gewebes. Die Thermometerelemente können die Form von Thermokopplungsdrähten, faseroptischen Sensorkabeln oder jegliche andere Thermometervorrichtungen aufweisen. Die Thermometerelemente können entlang der Antennenvorrichtung, entlang der Übertragungsleitung, oder entlang des Klemmfingers angeordnet sein.
Darüber hinaus, obwohl die Grundebene dargestellt und beschrieben wurde als direkt mit dem äußeren Leiter der Übertragungsleitung verbunden, kann sie indirekt geerdet werden durch einen äußeren Leiter. Diese Art von Anordnung erzeugt auch ein dichteres elektromagnetisches Feld, aber nicht in demselben Grad als die direkt verbundene Grundebene.
Weiterhin wird auch ausgeführt, dass die Ablationsvorrichtung weit verändert werden kann, ohne von dem Umfang dieser Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können Ballone an dem inneren oder äußeren Eindringen des Organs positioniert werden, um die Punktierungsstelle abzudichten. Zusätzlich kann die Ablationsvor richtung ein chemisches Zuführsystem umfassen, um chemische Zusatzstoffe in das durchdrungene Gewebe einzuspritzen. Noch weiter können "Purse string"-Wunden verwendet werden, um zu helfen, die Punktierungsstelle des Organs abzudichten. Es wird auch darauf hingewiesen, dass es eine Vielzahl von Wegen gibt, die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung zu implementieren bzw. auszuführen. Es ist demzufolge beabsichtigt, dass die nachfolgenden Ansprüche so interpretiert werden, dass sie alle Abänderungen, Permutationen und Äquivalente umfassen als in den wahren Umfang der vorliegenden Erfindung fallend.

Claims

Ablationsvorrichtung zum Durchführen einer Ablation eines inneren Gewebebereichs in einem Organ oder einem Ductus innerhalb eines Körpers eines Patienten, wobei die Vorrichtung aufweist: einen länglichen Schaft (44), der einen proximalen Endabschnitt und einen distalen Endabschnitt aufweist, die sich allgemein entlang der Richtung einer Längsachse der Vorrichtung erstrecken; ein Energiezuführelement (30), das in der Nähe des distalen Endabschnitts angeordnet ist; wobei es unter einem Winkel zu der Längsachse ausgerichtet ist, und derart ausgestaltet ist, dass es eine Ablationsenergie zu dem inneren Gewebebereich liefert; ein zweites Element (81), das mit dem längeren Schaft verbunden ist, wobei es parallel zu der Ausrichtung des Energiezuführelements ausgerichtet ist, und derart ausgestaltet ist, dass es außerhalb einer Außenwand des Organs oder Ductus, entgegengesetzt einer Position des Energiezuführelements, positioniert wird, und ein Lenksystem in der Nähe des distalen Endabschnitts zum Biegen des Energiezuführelements in den Ausrichtwinkel bezogen auf den länglichen Schaft.
Ablationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Energiezuführelement ein Energiezuführelement aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus: Mikrowellenantenne, Hochfrequenzsonde, kryochirurgische Sonde und Lasersonde.
Ablationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Energiezuführele ment derart ausgestaltet ist, dass es das Organ- oder Ductusgewebe punktiert, und eine Dichtung aufweist, die beabstandet von dem zweiten Element angeordnet ist und derart ausgestaltet ist, dass es einen Punktierungsort auf einer äußeren Oberfläche des Organs oder Ductus abdichtet.
Ablationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die weiterhin eine Absaugvorrichtung aufweist, die auf dem zweiten Element angeordnet ist, um das zweite Element an einer äußeren Wand des Organs oder Ductus zu verankern und zeitweise zu positionieren.
Ablationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Element einen Ballon aufweist, der geeignet ist, eine äußere Oberfläche des Organs oder Ductus nach Aufblasen des Ballons zu berühren und eine Organ- oder Ductuswand zwischen dem aufgeblasenen Ballon und dem Energiezuführelement zu klemmen.
Ablationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Element leitend ist und elektrisch mit einem äußeren Leiter einer Übertragungslinie der Vorrichtung verbunden ist, und wobei das Energiezuführelement eine Mikrowellenantenne aufweist, die elektrisch mit der Übertragungsleitung verbunden ist.
Ablationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Element an dem länglichen Schaft mit einem ausgewählten Abstand von dem Energiezuführelement befestigt ist.
Ablationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Element biegsam ist und einer natürlichen Biegung einer Organ- oder Ductusoberfläche, die es berührt, folgen kann.
Ablationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin ein zweites Positionierelement aufweist, das ein rohrförmiges Element aufweist, mit einem Kanal darin, der einen distalen Abschnitt umfasst, der bezüglich des länglichen Schaftes abgeschrägt ist und durch den das zweite Element biegsam fortbewegbar ist, zur Positionierung in einer im Wesentli chen parallel beabstandeten Ausrichtung bezüglich des Energiezuführelements.
Ablationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lenksystem das Energiezuführelement in eine vorbestimmte Biegeposition biegt, die im Wesentlichen parallel zu einer inneren Oberfläche eines Organs oder Ductus ist.