• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Kathetereinrichtung, umfassend einen Katheter (2) zum Einführen in ein Hohlraumorgan, insbesondere ein Gefäß, mit mehreren um die Katheterlängsachse und zumindest über einen Teil der Katheterlänge verteilt angeordneten, für eine vorbestimmte Formänderung über eine Steuerungseinrichtung (5) separat ansteuerbaren Biegeelementen (12, 12a-12f, 12a'-12e') sowie mehreren um die Katheterlängsachse und zumindest über einen Teil der Katheterlänge verteilt angeordneten, mit der Steuerungseinrichtung (5) kommunizierenden Biegesensoren (15, 15a-15e, 15a'-15e'), wobei die Steuerungseinrichtung (5) zur Ermittlung der gegebenen geometrischen Form des Katheters (2) anhand der Biegesensorsignale und zur Ermittlung der für eine Bewegung des Katheters (2) um eine vorzugsweise benutzerseitig vorgebbare Verschiebelänge erforderlichen Formänderung der Biegeelemente (12, 12a-12f, 12a'-12e') zur Ermöglichung einer zumindest teilweisen Eigenbewegbarkeit des Katheters (2) durch gezielte biegebedingte Kraftausübung auf die Organwand (16) ausgebildet ist.Catheter device, comprising a catheter (2) for introduction into a hollow organ, in particular a vessel, with a plurality of bending elements (12, 12a) arranged around the catheter longitudinal axis and distributed over at least part of the catheter length for a predetermined change in shape via a control device (5) 12f, 12a-12e ') and a plurality of bending sensors (15, 15a-15e, 15a'-15e') arranged around the catheter longitudinal axis and distributed over at least part of the catheter length, communicating with the control device (5), wherein the control device ( 5) for determining the given geometric shape of the catheter (2) on the basis of the bending sensor signals and for determining the deformation of the bending elements (12, 12a-12f, 12a'-12e 'required for a movement of the catheter (2) about a preferably user-definable displacement length ) to allow at least partial Eigenbewegbarkeit the catheter (2) by targeted bending ingte force on the organ wall (16) is formed.
    公开号:DE102004017834A1
    申请号:DE200410017834
    申请日:2004-04-13
    公开日:2005-11-10
    发明作者:Jan Dr. Boese；Martin Dr. Kleen；Norbert Rahn
    申请人:Siemens AG；
    IPC主号:A61B6-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Kathetereinrichtung, umfassend einen Katheterzum Einführenin ein Hohlraumorgan, insbesondere ein Gefäß.TheThe invention relates to a catheter device comprising a catheterfor insertionin a hollow organ, in particular a vessel.
    [0002] Katheter,unter welchen Begriff im Nachfolgenden auch Endoskope fallen, kommenverstärkt insbesonderezur intravaskulärenoder intrakardialen Behandlung zum Einsatz, auch Anwendungen im Gastrointestinaltraktsind möglich.Der Katheter wird hierfürin das länglicheHohlraumorgan eingeführt, wobeier, der Form des Organs folgend, multiple Krümmungen des Gefäßes oderdes Darms etc. überwindenmuss. Das Folgen der Krümmungenwird dadurch erleichtert, dass der Katheter relativ flexibel gemachtwird. Diese Flexibilitäterschwert jedoch die manuelle Vorschiebbarkeit, nachdem ein solcherKatheter in der Regel vom Arzt manuell von außen vorwärts geschoben wird. Die Kraftdes Vorschiebens wird bei multiplen Krümmungen für die Verformung des Kathetersverbraucht, das heißt,in den Organkrümmungsbereichenverbiegt sich der Katheter immer mehr, ein Vorschub findet de factonicht mehr statt. Gleichzeitig wirkt sich die Verformung des Kathetersin einer Dehnung der Wändedes Organs aus, was zu Schmerzen führt bzw. auch eine Verletzungsgefahrmit sich bringt. Um überhaupteinen Vorschuss zu erzielen, wird vor allem bei relativ weit eingeschobenemKatheter weit mehr Kraft zum Vorschub aufgewendet und eingetragen,als tatsächlich notwendigwäre, wennder Katheter ohne „Verluste" der Vorschubkraftfolgen könnte.Catheter,Under which term fall in the following also endoscopes comereinforced in particularto the intravascularor intracardiac treatment, including applications in the gastrointestinal tractare possible.The catheter will do thisin the oblongCavity organ introduced, whereinhe follows the shape of the organ, multiple curvatures of the vessel orof the intestine, etc. overcomegot to. Following the bendsThis is facilitated by making the catheter relatively flexiblebecomes. This flexibilityhowever, complicates the manual Vorschiebbarkeit, after suchCatheter is usually pushed forward by the doctor manually from the outside. The poweradvancement becomes at multiple bends for the deformation of the catheterconsumed, that is,in the organ curvature areasthe catheter bends more and more, a feed finds de factonot anymore. At the same time, the deformation of the catheter affectsin an expansion of the wallsof the organ, resulting in pain or even a risk of injurybrings with it. At allAn advance will be achieved, especially with relatively farCatheter expended far more force to feed and entered,as actually necessarywould be ifthe catheter without "losses" of the feed forcecould follow.
    [0003] DiesesProblem führtdazu, dass bestimmte Gebiete mit einem Katheter, sei es ein üblicherKatheter, der beispielsweise an seinem vorderen Ende einen bestimmtenFunktionsmechanismus, z. B. zur Stimulierung oder zum Verkochenvon Gewebe oder zur Ableitung von elektrischen Signalen, aufweist, odersei es ein endoskopischer Katheter, nicht erreichbar sind. So istz. B. der Dünndarmnur zu einem kleinen Teil und dies auch nur unter erheblichen Schwierigkeitenerreichbar. Problematisch ist auch das Einführen eines Katheters durchdie Hauptschlagader (Aorta) und die Herzkammer in den linken Vorhof,hiermit sind erhebliche Rhythmusstörungen und Verletzungsgefahrenverbunden.ThisProblem leadsto certain areas with a catheter, be it a common oneCatheter, for example, at its front end a specificFunction mechanism, eg. For stimulation or for cookingtissue or for the derivation of electrical signals, orbe it an endoscopic catheter, unreachable. So isz. B. the small intestineonly to a small extent and only with considerable difficultyreachable. Also problematic is the insertion of a catheter throughthe main artery (aorta) and the ventricle in the left atrium,hereby are significant arrhythmias and injuryconnected.
    [0004] ZurVerringerung des Widerstands, der sich insbesondere im Bereich derKatheterspitze vornehmlich im Bereich einer Organbiegung einstellt,ist es bekannt, Katheter mittels Drahtzügen an der Spitze verformbarzu gestalten. Hier ist jedoch stets nur das äußerste Ende aktiv verformbar,der Rest der Längedes drahtzuggesteuerten Katheters gleich welcher Ausprägung kannbeliebig steif oder flexibel gestaltet werden, ist aber aktiv nichtverformbar. Bekannt ist es ferner, an der Spitze des Katheters einen Magnetenanzuordnen, so dass die Spitzenausrichtung von außen magnetischeingestellt und so magnetisch navigiert werden kann. Auch diesesVorgehen erfordert jedoch stets die Kraftübertragung vom körperfernenEnde des Katheters überdie Längedes Katheters bis zur Spitze, um den Vorschub des Instruments imKörperzu gewährleisten.toReduction of resistance, particularly in the area ofSets catheter tip primarily in the region of an organ bending,It is known to deform catheters by means of wire pulls at the topto design. Here, however, only the outermost end is always actively deformable,the rest of the lengththe wire-controlled catheter of whatever form canare designed to be rigid or flexible, but is not activedeformable. It is also known, at the top of the catheter, a magnetarrange so that the tip alignment from the outside magneticcan be set and so magnetically navigated. This tooHowever, the procedure always requires the transmission of power away from the bodyEnd of the catheter overthe lengthof the catheter to the tip to the advancement of the instrument inbodyto ensure.
    [0005] Ausder nachveröffentlichtendeutschen Patentanmeldung DE102004003082.0 ist ein Katheter bekannt, der zumindest über einenTeil seiner Länge aktivlokal verformt werden kann. Dies wird durch die Integration vonBiegeelementen, die eine definierte Formänderung durch geeignete Ansteuerungzulassen, ermöglicht.Dieser Katheter ermöglichtes, sich aktiv der gegebenen Organform anzupassen, also aktiv dieanatomische Organform im Katheter nachzubilden. Hierdurch ist esmöglich,die Katheterform währendeiner Vorschubbewegung quasi kontinuierlich der Gefäßform anzupassen,so dass lokal gesehen der Widerstand, den das Organ dem vorwärts bewegtenKatheter entgegensetzt, reduziert wird. Auch hier erfolgt der Vorschubstets manuell, die einzige „treibende" Kraft ist die vomArzt eingeleitete Vorschiebekraft.From the post-published German patent application DE 102004003082.0 For example, a catheter is known which can be actively locally deformed over at least part of its length. This is made possible by the integration of bending elements that allow a defined shape change by suitable control. This catheter makes it possible to actively adapt to the given organ shape, thus actively replicating the anatomical organ shape in the catheter. This makes it possible to adjust the catheter shape during a feed movement quasi-continuously the vessel shape, so locally seen the resistance that the organ opposes the forward moving catheter is reduced. Again, the feed is always done manually, the only "driving" force is initiated by the doctor Vorschiebekraft.
    [0006] DerErfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kathetereinrichtung anzugeben,die eine zumindest teilweise eigenaktive Bewegung des Katheters ermöglicht.Of theThe invention is based on the problem of specifying a catheter device,which allows at least partially self-active movement of the catheter.
    [0007] ZurLösungdieses Problems ist eine erfindungsgemäße Kathetereinrichtung vorgesehen,umfassend einen Katheter zum Einführen in ein Hohlraumorgan,insbesondere ein Gefäß, mit mehreren umdie Katheterlängsachseund zumindest übereinen Teil der Katheterlängeverteilt angeordneten, für einevorbestimmte Formänderung über eineSteuerungseinrichtung separat ansteuerbaren Biegeelementen, sowiemehreren um die Katheterlängsachse undzumindest übereinen Teil der Katheterlängeverteilt angeordneten, mit der Steuerungseinrichtung kommunizierendenBiegesensoren, wobei die Steuerungseinrichtung zur Ermittlung dergegebenen geometrischen Form des Katheters anhand der Biegesensorsignaleund zur Ermittlung der füreine Bewegung des Katheters um eine benutzerseitig vorgebbare Verschiebelänge erforderlichenFormänderung derBiegeelemente zur Ermöglichungeiner zumindest teilweisen Eigenbewegbarkeit des Katheters durchgezielte biegebedingte Kraftausübungauf die Organwand ausgebildet ist.tosolutionthis problem, a catheter device according to the invention is provided,comprising a catheter for insertion into a cavity organ,in particular a vessel with several umthe catheter longitudinal axisand at least abouta part of the catheter lengtharranged for a distributedpredetermined shape change over aControl device separately controllable bending elements, as wellseveral around the catheter longitudinal axis andat least abouta part of the catheter lengtharranged distributed, communicating with the control deviceBendgesorenoren, wherein the control device for determining thegiven geometric shape of the catheter based on the bending sensor signalsand to determine the fora movement of the catheter to a user specified predetermined shift length requiredShape change ofBending elements to enablean at least partial Eigenbewegbarkeit the catheter bytargeted bending-related exercise of forceis formed on the organ wall.
    [0008] Dieerfindungsgemäße Kathetereinrichtung gehtvon einem aktiv in seiner Form zumindest über einen Teil seiner Länge veränderbarenbzw. einstellbaren Katheter aus, ein solcher ist beispielsweisein der nachveröffentlichtendeutschen Patentanmeldung DE102004003082.0 beschrieben. Den katheterseitig integriertenBiegeelementen sind ebenfalls entsprechend verteilt angeordneteBiegesensoren zugeordnet, die auch mit der Steuerungseinrichtung kommunizieren.Anhand der Sensorsignale ist die Steuerungseinrichtung in der Lage,die Ist-Form des Katheters im Moment der Signalerfassung rechnerischzu erfassen. Jeder Sensor liefert ein abhängig von seiner Form oder Deformationin Bezug auf eine Ausgangsform abhängiges Signal, anhand welchem aufdie Katheterform im Bereich des Sensors geschlossen werden kann.Nachdem die Position der Sensoren wie auch die der Biegeelementesowohl bezogen auf den Katheterquerschnitt wie auch die Katheterlänge bekanntist, kann eine zumindest zweidimensionale Abbildung der genauengeometrischen Form des Katheters ermittelt werden.The catheter device according to the invention is based on an actively in its form at least over a part of its length changeable or adjustable catheter, such is, for example, in the post-published German patent application DE 102004003082.0 described. The catheter-side integrated bending elements are also assigned correspondingly distributed arranged bending sensors, which also communicate with the control device. Based on the sensor signals, the control device is able to acquire the actual shape of the catheter at the moment of signal acquisition by calculation. Each sensor provides a dependent on its shape or deformation with respect to an output form signal, on the basis of which the catheter shape in the region of the sensor can be closed. After the position of the sensors as well as those of the bending elements both with respect to the catheter cross-section and the catheter length is known, an at least two-dimensional mapping of the exact geometric shape of the catheter can be determined.
    [0009] Gibtnun der Benutzer eine Verschiebelänge vor, was auf unterschiedlicheWeise erfolgen kann, wie nachfolgend noch beschrieben wird, so istdie Steuerungseinrichtung unter Berücksichtigung der Ist-Geometriedes Katheters sowie der bekannten Verschiebelänge in der Lage, zu ermitteln,wie einige oder alle der Biegeelemente anzusteuern sind, um gezieltdurch die Formänderungauf die Organ- oder Gefäßwand einelokale Kraft auszuüben,die unter leichter Verformung der Gefäß- oder Organwand ein Vorschiebendes Katheters im Organ erwirkt. Der Katheter ist also eigenbeweglich,das heißt,durch entsprechende Ansteuerung der Biegeelemente bewegt oder „krabbelt" der Katheter durcheine gezielte Formänderungin die Vorschubrichtung. Im Idealfall ist der Katheter also in derLage, sich selbständigin das Organ hineinzubewegen oder hineinzuziehen.GivesNow the user has a shift length, which is differentWay can be done, as will be described below, so isthe control device taking into account the actual geometryof the catheter as well as the known displacement length able to determineHow to control some or all of the flexures to get targetedthrough the shape changeon the organ or vessel wall oneexercise local strength,which advances with slight deformation of the vessel or organ wallof the catheter in the organ. The catheter is therefore self-motile,this means,moved by appropriate control of the bending elements or "crawls" through the cathetera targeted change in shapein the feed direction. Ideally, the catheter is in theAble to be self-employedto move into or into the organ.
    [0010] Dabeiist es besonders zweckmäßig, wenn über dieSteuerungseinrichtung alle zur Bewegung des Katheters zu verformendenBiegeelemente simultan ansteuerbar sind. Das heißt, es erfolgt eine weitgehendgleichzeitige und gleichmäßige Formänderungder relevanten Biegeelemente überdie eingeschobene Katheterlänge.Die Formänderungkann dabei kontinuierlich oder schrittweise von der Ist-Form indie Soll- oder Ziel-Form,die abhängigvon der gegebenen Vorschublängeerrechnet wurde, erfolgen, wobei die Formänderung relativ langsam erfolgensollte, um eine zu schnelle Kraftausübung auf die Organwand zu vermeiden.Die Krümmungder Anatomie bleibt dabei annäherndortsfest, abgesehen von der relativ geringen Verformung beim „Abstützen" des Katheters insbesondereim Krümmungsbereich.Wenn die angepassten Krümmungen desGerätssich währendder Formänderungentlang der Katheterlängsachsebewegen, übtder Katheter an vielen Stellen, deren Anzahl letztlich abhängig von derAnzahl der Krümmungenist, eine Kraft auf die Wand des Organs, also beispielsweise desGefäßes oderdes Darms aus. Es wird also die Kraft zum Vorschub entlang der Längsachsean vielen verschiedenen Stellen auf die Organwand übertragen.Hierdurch wird an keiner Stelle der Wand die Kraft so hoch, dassSchmerzen ausgelöstwerden oder eine Perforation droht. Die eingetragene Energie, nämlich diezum Verformen erforderliche Energie, wird quasi vollständig zumVorschub verwendet, abgesehen von dem von der Gefäßwand infolgeihrer geringfügigenDeformation aufgenommenen Anteil. Diese aktive Eigenbewegung desKatheters ermöglichtes damit mit besonderem Vorteil, auch Regionen des Körpers zugänglich zumachen, die bisher mit einem Katheter, sei es einem Arbeitskatheteroder einem Endoskopiekatheter, nicht erreichbar oder nur unter hohemRisiko erreichbar waren.thereit is particularly useful when over theControl device all to be deformed for movement of the catheterBending elements are simultaneously controlled. That is, it is largely donesimultaneous and uniform shape changethe relevant bending elements overthe inserted catheter length.The shape changecan be continuous or incremental of the actual shape inthe target or target shape,the dependentfrom the given feed lengthwas calculated, carried out, with the change in shape are relatively slowshould be in order to avoid too fast a force exerted on the organ wall.The curvaturethe anatomy remains approximatestationary, apart from the relatively small deformation in "supporting" the catheter in particularin the area of curvature.When the adjusted curvatures of theequipmentwhilethe shape changealong the catheter longitudinal axismove, exercisethe catheter in many places, whose number ultimately depends on theNumber of bendsis a force on the wall of the organ, so for example theVessel orof the intestine. So it becomes the force to feed along the longitudinal axistransferred to the organ wall in many different places.As a result, at no point in the wall, the force is so high thatPain triggeredor threatens a perforation. The registered energy, namely theEnergy required for deforming becomes almost completeFeed used, except for that of the vessel wall duetheir minor onesDeformation absorbed share. This active movement of theCatheter allowsit thus with particular advantage, also accessible to regions of the bodyto do with a catheter, be it a working catheteror an endoscopic catheter, unreachable or only highRisk were achievable.
    [0011] DieVorgabe der zur rechnerischen Formänderung und damit zur Ermittlungder Ansteuerparameter der einzelnen Biegeelemente benötigten Verschiebelänge kannunterschiedlich sein. Nach einer ersten Erfindungsausgestaltungkann die vorgebbare Verschiebelängeals Absolutwert überein Eingabemittel der Steuerungseinrichtung gebbar sein. Der Arztdefiniert also vor oder nach Einführen des Katheters um ein bestimmtesWegstückeine VerschiebelängeL, beispielsweise 2 cm oder 5 cm, um die er eine aktive Vorwärtsbewegungdes Katheters in jeweils einem Bewegungsschritt wünscht. Dasheißt, eswird hierüberein Weginkrement definiert, das jedem schrittweisen Bewegungszykluszugrunde liegt. Ein solcher Bewegungszyklus kann je nachdem, wie schnelldie Elemente reagieren könnenbzw. wie schnell das System im Rahmen der Ansteuerung ausgelegtwird, mehr oder weniger schnell sein. Je schneller die Biegeelementereagieren, desto flüssigerwird die schrittweise Bewegung, wobei eine schnelle Formänderungaber mit einem höherenEnergie- oder Krafteintrag auf die Gefäßwand verbunden ist. Hier istje nach Anwendungsgebiet die entsprechende Auslegung zu treffen.TheSpecification of the mathematical change of shape and thus the determinationthe control parameter of the individual bending elements required shift length canbe different. After a first embodiment of the inventioncan the predefinable shift lengthas absolute value overan input means of the control device be gebbar. The doctorSo defined before or after insertion of the catheter to a specificspana shift lengthL, for example, 2 cm or 5 cm, around which he is an active forward movementof the catheter in each case a movement step wishes. Theis it [calledis over heredefines a path increment corresponding to each incremental motion cycleunderlying. Such a cycle of motion can vary depending on how fastthe elements can reactor how fast the system is designed as part of the controlwill be, more or less fast. The faster the bending elementsreact, the more fluidwill be the gradual movement, taking a quick change of shapebut with a higher oneEnergy or force input is connected to the vessel wall. Here isdepending on the field of application to make the appropriate interpretation.
    [0012] Alternativzur unmittelbaren Eingabe eines Weginkrements bzw. einer Verschiebelänge beispielsweise über einendefinierten Absolutwert besteht die Möglichkeit, dass die Verschiebelänge manuelldurch Bewegen des Katheters definiert wird, welche Bewegung zurBestimmung der Verschiebelänge über einErfassungsmittel erfassbar ist. Das heißt, der Arzt definiert während derersten Einschiebebewegung unter Verwendung eines entsprechendenErfassungsmittels, z. B. einem Wegaufnehmer mit hoher Auflösung, dasVerschiebestück,das einer schrittweisen Eigenbewegung zugrunde gelegt werden soll.Es ist auch denkbar, einen Katheter maschinell unter Verwendungeiner motorischen Verschiebeeinrichtung zu bewegen, in diesem Fallwürde die Verschiebelänge über dieentsprechenden motorischen Parameter definiert. Dabei ist es auchdenkbar, anstelle einer Bestimmung der Verschiebelänge über eineaktive Start-Stopp-Bewegungdie Verschiebelängeals die Längezu definieren, die der Katheter beispielsweise manuell innerhalbeines vorgegebenen Zeitintervalls bewegt wird. Beträgt diesesZeitintervall beispielsweise zwei Sekunden und wird während dieserZeit der Katheter um 4 cm vorwärtsgeschoben, so ist dies die ermittelte Verschiebelänge. DieseErfindungsausgestaltung hat weiterhin den Vorteil, dass der Arztquasi kontinuierlich leicht mitschieben kann, wobei das Zeitintervallhinreichend kurz gewähltwird und am Ende jedes Zeitintervalls sofort die aktive Elementansteuerungim Hinblick auf die unmittelbar zuvor erfasste Verschiebelänge errechnetund die entsprechende Ansteuerung durchgeführt wird. Der Arzt wirkt hieralso unterstützend manuellmit, wobei aufgrund der kontinuierlichen, sehr schnellen aktivenFormänderungin Verbindung mit der aktiven Wandabstützung die sich durch die manuelleVerschiebetätigkeitergebenden Probleme wie sie im Stand der Technik gegeben sind, hiernicht einstellen, da jedwede aus einer manuellen Verschiebung resultierende „Verspreizung" sofort wieder abgebautwird.As an alternative to the immediate input of a Weginkrements or a shift length, for example, over a defined absolute value, there is the possibility that the shift length is manually defined by moving the catheter, which movement for determining the shift length can be detected via a detection means. That is, the physician defines during the first insertion movement using a corresponding detection means, for. As a transducer with high resolution, the displacement piece, which is to be based on a gradual self-motion. It is also conceivable to machine a catheter using a motorized shifter, in which case the shifter length would be defined by the corresponding motor parameters. It is also conceivable, instead of a determination of the displacement length via an active start-stop movement, the displacement For example, the length to be defined as the length the catheter is manually moved within a predetermined time interval, for example. If, for example, this time interval is two seconds and the catheter is pushed forward by 4 cm during this time, this is the determined displacement length. This embodiment of the invention further has the advantage that the physician can quasi continuously push along, wherein the time interval is chosen sufficiently short and at the end of each time interval immediately calculates the active element control with respect to the immediately previously detected displacement length and the corresponding control is performed. The doctor acts here so supportive manual with, due to the continuous, very fast active deformation in conjunction with the active wall support resulting from the manual displacement activity problems as they are given in the art, do not stop here, since any of a manual Displacement resulting "spreading" is dismantled immediately.
    [0013] Grundsätzlich istes möglich,dass der Arzt jeweils nur einen aktiven Bewegungsschritt durchführen lässt, dasheißt,auf Basis beispielsweise des eingegebenen Absolutwerts wird einmaldie Formänderungberechnet und die entsprechende Ansteuerung zur aktiven Vorwärtsbewegunginitiiert. Er kann sich so quasi schrittweise vorwärts tasten,und die Annäherungan sein Zielgebiet beispielsweise über eine Röntgenkontrolle oder dergleichenverfolgen. Alternativ zur vom Arzt selbst ausgelösten Einzelschritt-Bewegungist es denkbar, dass beispielsweise unter Verwendung eines gegebenenAbsolutwerts die Steuerungseinrichtung für eine Mehrfach-Bewegung desKatheters die nötigeFormänderungder Biegeelemente jeweils unter Verwendung des einen vorgegebenenVerschiebelängenwertsmehrfach nacheinander errechnet und die Biegeelemente entsprechendansteuert. Die Verschiebelängewird also nur einmal angegeben und liegt jeder schrittweisen Berechnungzugrunde. Natürlichbesteht die Möglichkeit,den „Krabbelbetrieb" zu jedem Zeitpunktzu stoppen oder den inkrementalen Verschiebelängenwert zu ändern.Basicallyit is possiblethat the doctor can only perform one active movement step, theis called,based on, for example, the entered absolute value becomes oncethe shape changecalculated and the corresponding control for active forward movementinitiated. He can grope his way forward, so to speak, step by step,and the approachto his target area, for example via an X-ray inspection or the likefollow. As an alternative to the single-step movement triggered by the doctor himselfIt is conceivable that, for example, using a givenAbsolute value, the controller for a multiple movement of theCatheter the necessarystrainthe bending elements each using the one predeterminedShift length valueCalculated several times in succession and the bending elements accordinglycontrols. The displacement lengthis therefore specified only once and is each stepwise calculationbased. Naturallyit is possible,the "Krabbelbetrieb" at any timeto stop or to change the incremental shift length value.
    [0014] Nachdemwie ausgeführtmit dem aktiven Zusammenwirken des Katheters mit der Organwand beieiner aktiven Katheterverformung eine gewisse Verformung des Organseinhergeht, abhängigvon der Größe der lokaleingeleiteten biegebedingten Kraft, sieht eine vorteilhafte Weiterbildungder Erfindung vor, dass die Steuerungseinrichtung derart zur Ansteuerungder Biegeelemente ausgebildet ist, dass der Katheter nach Beendigungeiner Bewegung wieder im Wesentlichen die geometrische Form, die ervor der Bewegung innehatte, einnimmt. Das heißt, nach jedem Bewegungsschrittbzw. nach jedem Vorwärtsbewegenum das definierte Weginkrement werden die Biegeelemente vorzugsweise über diegesamte Katheterlängewieder so angesteuert, dass der Katheter die Form einnimmt, wieer sie vor der Durchführungdieses Bewegungsschrittes hatte, welche Form annähernd exakt die Anatomie desOrgans entspricht. Hierdurch werden etwaige Organverformungen nachjedem Schritt wieder abgebaut, so dass sie sich nicht bei einerkontinuierlichen schrittweisen Bewegung allmählich aufbauen. Diese „Formanpassung" ist ohne weiteresmöglich,nachdem überdie Biegesensoren kontinuierlich die eingenommene Form kontrolliertund mit der vorher aufgenommenen Ist-Form verglichen werden kann.Nachdem die Lage der Sensoren wie auch der Biegeelemente über dieLänge desKatheters bekannt ist, kann so errechnet werden, welcher Sensorbezogen auf die vorangegangene Ist-Form korrekterweise liegen muss undwelches Signal er liefern muss, damit der Katheter wieder der vorherigenGefäßanatomienachgebildet ist.After thisas statedwith active interaction of the catheter with the organ wallactive deformation of the catheter some deformation of the organis dependent onthe size of the localinitiated bending-related force, provides an advantageous developmentthe invention, that the control device for drivingthe bending elements is formed, that the catheter after completiona movement again essentially the geometric shape that hebefore the movement took occupy. That is, after each movement stepor after each forward movementaround the defined Weginkrement the bending elements are preferably on theentire catheter lengthagain so controlled that the catheter takes the form, likehe asks her before carrying it outThis movement step had, which form approximately exactly the anatomy of theCorresponds to organ. As a result, any organ deformations are afterevery step dismantled, so that they are not at oneGradually build up gradual movement. This "shape adaptation" is easypossible,after overthe bending sensors continuously control the ingested shapeand can be compared with the previously recorded actual form.After the position of the sensors as well as the bending elements on theLength of theCatheter is known, can be calculated, which sensormust be correctly based on the previous actual form andwhat signal he needs to deliver, so that the catheter returns to the previous onevascular anatomyis modeled.
    [0015] WeitereVorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich ausden im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand derZeichnungen. Dabei zeigen:FurtherAdvantages, features and details of the invention will become apparentthe embodiments described below and with reference to theDrawings. Showing:
    [0016] 1 einePrinzipskizze einer erfindungsgemäßen Kathetereinrichtung, 1 a schematic diagram of a catheter device according to the invention,
    [0017] 2 eineDarstellung eines Teils des Katheters mit zwei in entgegengesetzteRichtung wirkenden Biegeelementen, 2 a representation of a part of the catheter with two bending elements acting in the opposite direction,
    [0018] 3 eineSchnittansicht durch einen Katheter mit mehreren radial nach außen versetzten, verteiltangeordneten Biegeelementen und Biegesensoren, 3 5 shows a sectional view through a catheter with a plurality of radially outwardly distributed, distributed bending elements and bending sensors,
    [0019] 4 eineDarstellung eines durch Ansteuerung verschiedener Biegeelementeerhaltenen Katheterverlaufs, und 4 a representation of a catheter obtained by driving various bending elements catheter, and
    [0020] 5 und 6 Prinzipskizzender erfindungsgemäßen Kathetereinrichtungzur Darstellung des Funktionsablaufs zur Eigenbewegung. 5 and 6 Schematic diagrams of the catheter device according to the invention for displaying the functional sequence for proper motion.
    [0021] 1 zeigteine erfindungsgemäße Kathetereinrichtung 1 umfassendeinen Katheter 2, an dessen freiem, nicht in den Pa tienteneinzuführenden Endeeine Anschlusseinrichtung 3 vorgesehen ist, die mit einerAnschlusseinrichtung 4, die mit der Steuerungseinrichtung 5, über dieim Katheter integrierte Biegeelemente angesteuert werden können, gekoppeltist. Überdie Steuerungseinrichtung 5 ist es möglich, separat jedes einzelneBiegeelement anzusteuern. Bei den Biegeelementen, die um die Katheterlängsachseund die Katheterlängeverteilt angeordnet sind, handelt es sich beispielsweise um hydraulischoder pneumatisch mit einem flüssigenoder gasförmigenFüllmediumbeaufschlagbare schlauchförmigeHohlkörper,die im entlasteten Zustand ungefülltund flexibel sind und im unter Druck stehenden befüllten Zustandeine vorbestimmte, relativ steife Form einnehmen. Hierüber istes möglich,den Katheter gezielt zu verbiegen, wie nachfolgend noch beschriebenwird. Die Steuerungseinrichtung 5 ist mit einer Eingabeeinrichtung 6 umfassendeinen Monitor 7, eine Tastatur 8 sowie eine Maus 9 gekoppelt.Hierüberkann der Bediener in Anbetracht eines Bildes am Monitor 7,z. B. geliefert von einer währendder Invasion mit einer Röntgeneinrichtung 10 parallelaufgenommenen Röntgenbilddarstellungoder gegebenenfalls unter Verwendung eines Bilddatensatzes, erhaltenbeispielsweise aus einer Magnetresonanz- oder Computertomographie 11,angeben, in welche Richtung der Katheter spitzenseitig durch entsprechendeAnsteuerung eines oder mehrerer dort vorgesehener Biegeelementezu verbiegen ist, um auf einfache Weise navigieren zu können. 1 shows a catheter device according to the invention 1 comprising a catheter 2 , At its free, not to be introduced into the patients tienten end of a connection device 3 is provided, which with a connection device 4 connected to the control device 5 , are coupled via the integrated bending elements in the catheter can be controlled. About the control device 5 It is possible to separately control each individual bending element. The bending elements, which are arranged distributed around the catheter longitudinal axis and the catheter length, are for example hy draulic or pneumatic with a liquid or gaseous filling medium acted upon tubular hollow body, which are unfilled and flexible in the unloaded state and occupy a predetermined, relatively rigid shape in the pressurized filled state. This makes it possible to bend the catheter targeted, as will be described below. The control device 5 is with an input device 6 comprising a monitor 7 , a keyboard 8th as well as a mouse 9 coupled. This allows the operator, given a picture on the monitor 7 , z. Delivered by one during invasion with an X-ray device 10 X-ray image display recorded in parallel or optionally using an image data set, obtained for example from a magnetic resonance or computed tomography 11 indicate in which direction the catheter is to be bent on the tip side by corresponding activation of one or more bending elements provided there in order to be able to navigate in a simple manner.
    [0022] DasFunktionsprinzip beruht darauf, dass im Katheter eine Vielzahl vonBiegeelementen integriert sind, die bei Aufbau eines Drucks in ihremInneren in eine bestimmte Form gebracht werden können.TheFunction principle is based on the fact that in the catheter a variety ofBending elements are integrated, which build up a pressure in theirInner can be brought into a specific shape.
    [0023] 2 zeigtin Form einer Prinzipdarstellung zwei im Katheter 2 integrierteBiegeelemente 12a, 12b, die beide schlauchförmig ausgeführt sindund beispielsweise aus einem unelastischem Kunststoffmaterial, z.B. PUR oder PTFE oder einem anderen beliebigen Kunststoff bestehenkönnen.Jedes Biegeele ment 12a, 12b weist an einer Seiteeinen kürzerenWandabschnitt und an der gegenüberliegenden Seiteeinen längerenWandabschnitt auf, die Wandung ist also unsymmetrisch. Wird nun über eineZufuhrleitung 13 ein Füllmedium,z. B. Wasser, Kochsalzlösung,Luft oder Sauerstoff zugeführt,so baut sich im Inneren ein Druck auf, der dazu führt, dass dasjeweils angesteuerte Biegeelement ein möglichst kleines Volumen beikleinster Oberflächeanstrebt. Da die Wandung unelastisch ist, kann keine Dehnung eintreten.Ersichtlich lässtsich auf diese Weise eine von der geometrischen Form eines Biegeelements abhängige Krümmung einstellen,wie in 2 dargestellt ist. Je nachdem, wie die Biegeelementeausgerichtet sind, kann eine beliebige Verbiegung realisiert werden,wobei natürlichdie Ansteuerung zweier benachbarter Biegeelemente auch eine Auslenkungin einem Zwischenwinkel möglichist. 2 shows in the form of a schematic diagram two in the catheter 2 integrated bending elements 12a . 12b , both of which are tubular and, for example, made of an inelastic plastic material, for. B. PUR or PTFE or any other plastic may exist. Each Biegeele ment 12a . 12b has a shorter wall portion on one side and a longer wall portion on the opposite side, so the wall is asymmetrical. Now via a supply line 13 a filling medium, for. As water, saline, air or oxygen supplied, so a pressure builds up in the interior, which leads to the fact that the respectively controlled bending element seeks the smallest possible volume at the smallest surface. Since the wall is inelastic, no stretching can occur. As can be seen, in this way a curvature dependent on the geometric shape of a bending element can be set, as in FIG 2 is shown. Depending on how the bending elements are aligned, any bending can be realized, of course, the control of two adjacent bending elements and a deflection in an intermediate angle is possible.
    [0024] 3 zeigtin Form einer Schnittansicht einen Katheter 2, um dessenmittige Katheteröffnung 14,in der beispielsweise ein weiterer Arbeitskatheter, eine Signal-oder Steuerleitung oder eine endoskopische Einrichtung geführt ist,radial nach außenversetzt und im gezeigten Beispiel symmetrisch verteilt sechs Biegeelemente 12a–12f angeordnetsind. Jedes Biegeelement ist übereine separate, nicht näher gezeigteZufuhrleitung separat ansteuerbar. Die Positionierung und Ausbildungder Biegeelemente ist dabei derart, dass jedes Biegeelement eineeigene Vorzugsbiegerichtung aufweist, die durch die jeweiligen Pfeiledargestellt sind. Die Biegeelemente sind bezogen auf die Katheterlängsachseradial nach außenversetzt und könnenentweder segmentweise positioniert sein, das heißt mehrere Biegeelemente sindan der gleichen Längspositionangeordnet. Alternativ ist es auch denkbar, sie radial nach außen versetzt,jedoch einander überlappend,beispielsweise nach Art einer spiralförmigen Anordnung zu positionieren. 3 shows in the form of a sectional view of a catheter 2 around its central catheter opening 14 in which, for example, a further working catheter, a signal or control line or an endoscopic device is guided, displaced radially outwards and in the example shown distributed symmetrically six bending elements 12a - 12f are arranged. Each bending element is separately controllable via a separate, not shown in detail supply line. The positioning and design of the bending elements is such that each bending element has its own preferred bending direction, which are represented by the respective arrows. The bending elements are offset radially outwards relative to the catheter longitudinal axis and can be positioned either segmentally, that is, a plurality of bending elements are arranged at the same longitudinal position. Alternatively, it is also conceivable that they are offset radially outward, but overlapping each other, for example, to position in the manner of a spiral arrangement.
    [0025] Wie 3 zeigt,ist jedem Biegeelement ein Biegesensor 15a–15f zugeordnet.Jeder Biegesensor 15a–15f istebenfalls übereine separate Signalleitung mit der Steuerungseinrich tung 5 verbunden undliefert ein von seiner Form abhängigesSignal. Jeder Biegesensor vollzieht eine Katheterverformung mit,so dass anhand der gegebenen Biegesensorsignale eine genaue Information über dielokale Katheterform und anhand der Vielzahl der Signale der ebenfalls über dieKatheterlängeund um die Katheterlängsachseverteilt angeordneten Biegesensoren ein exaktes Abbild der gegebenenIst- Katheterform erfassen kann. Die Sensoren sind lokal fest einem bestimmtenBiegeelement zugeordnet. Der Steuerungseinrichtung 5 sindfolglich bezogen auf die Katheterlängsachse sowohl die Positioneines Biegeelements wie auch seines zugeordneten Biegesensors bekannt.As 3 shows, each bending element is a bending sensor 15a - 15f assigned. Every bending sensor 15a - 15f is also via a separate signal line to the Steuerungseinrich device 5 connected and provides a signal dependent on its shape. Each bending sensor carries out a catheter deformation, so that with the aid of the given bending sensor signals accurate information about the local catheter shape and the plurality of signals also distributed over the catheter length and the catheter longitudinal axis arranged bending sensors can capture an exact image of the given actual catheter shape. The sensors are locally fixedly assigned to a specific bending element. The control device 5 Consequently, both the position of a bending element as well as its associated bending sensor are known relative to the catheter longitudinal axis.
    [0026] 4 zeigtnun in Form einer Prinzipskizze ein Beispiel für eine durch separate Ansteuerungder Biegeelemente erreichbare Verformung eines Katheters 2. Über dieLänge einesTeils des Katheters sind eine Vielzahl einzelner Biegeelemente 12 angeordnet,denen jeweils ein Biegesensor 15 zugeordnet ist. Insgesamtsind bei der dargestellten Form sechs verschiedene BiegestellenA, B, C, D, E und F gezeigt. Um die Biegung um den Biegepunkt Azu erzielen, wird das Biegeelement 12g angesteuert, diebenachbarten, insbesondere gegenüberliegendenBiegeelemente 12 bleiben drucklos und damit flexibel. Umdie Biegung um den Punkt B vorzunehmen, wird das Biegeelement 12h angesteuert,zur Biegung um den Biegepunkt C wird das Biegeelement 12i angesteuert.Entsprechend wird verfahren, um die Biegungen um die BiegepunkteD (Biegeelement 12j), E (Biegeelement 12k) undF (Biegeelement 12l) zu erwirken. Ersichtlich vollziehtjeder Biegesensor, der einem angesteuerten Biegeelement zugeordnetist, diese Biegung mit. Dieser Biegesensor wie auch alle anderen Biegesensorenliefern die entsprechenden formbedingten Sensorsignale an die Steuerungseinrichtung 5,die nun exakt die in 4 dargestellte Katheterformerrechnen kann. 4 shows in the form of a schematic diagram an example of achievable by separate control of the bending elements deformation of a catheter 2 , Over the length of a portion of the catheter are a plurality of individual bending elements 12 arranged, each having a bending sensor 15 assigned. Overall, six different bending points A, B, C, D, E and F are shown in the illustrated form. In order to achieve the bend around the bending point A, the bending element 12g controlled, the adjacent, in particular opposite bending elements 12 stay pressureless and therefore flexible. To make the bend around the point B, the bending element 12h driven, for bending around the bending point C, the bending element 12i driven. The procedure is accordingly to avoid the bends around the bending points D (bending element 12j ), E (bending element 12k ) and F (bending element 12l ). Obviously, each bending sensor, which is assigned to a controlled bending element, carries out this bending. This bending sensor as well as all other bending sensors supply the corresponding shape-related sensor signals to the control device 5 that are now exactly in 4 calculated catheter form can calculate.
    [0027] Dieerfindungsgemäße Kathetereinrichtung lässt nunein aktives, selbsttätigesBewegen des Katheters im Gefäß zu. Die grundsätzlicheArbeitsweise gibt sich aus den 5 und 6.The catheter device according to the invention now allows an active, automatic movement of the catheter in the vessel. The basic way of working is from the 5 and 6 ,
    [0028] 5 zeigtin Form einer Prinzipdarstellung den aufgrund der Ansteuerung einigerBiegeelemente verformten Katheter 2 im Inneren eines Gefäßes 16.Näher gezeigtsind hier fünfBiegestellen A, B, C, D, E, wobei diese Biegungen durch Ansteuerungder entsprechenden Biegeelemente 12g, 12h, 12i, 12j und 12k katheterseitigerwirkt wurden. 5 shows in the form of a schematic representation of the deformed due to the control of some bending elements catheter 2 inside a vessel 16 , Shown in more detail here are five bending points A, B, C, D, E, these bends by driving the corresponding bending elements 12g . 12h . 12i . 12j and 12k catheter side were obtained.
    [0029] Über dieSteuerungseinrichtung 5 werden nun die Signale sämtlicherden einzelnen Biegeelementen 12 zugeordneter Biegesensoren 15 unddamit auch der den Biegeelementen 12g–12k zugeordnetenBiegesensoren 15g–15k erfasst.Die Steuerungseinrichtung 5 kann nun anhand dieser einzelnenSensorsignale die jeweilige Biegung beziehungsweise den Biegegraddes jeweiligen Biegesensors erfassen. Zu jedem Biegesensor ist derSteuerungseinrichtung seine Längenpositionam Katheter sowie seine Position im Katheterquerschnitt bekannt. Beispielsweisekann jeder Sensor eine entsprechende Kodierung im Sensorsignal übertragen,so dass er identifizierbar ist. Aufgrund dieser lokalen Auflösung istes nun möglich,jedes Sensorsignal exakt einem Punkt beziehungsweise einem kurzenAbschnitt des Katheters zuordnen zu können. Aus dieser Kenntnis istdie Steuerungseinrichtung 5 nun in der Lage, die Form desKatheters anhand der Sensordaten zu ermitteln. Es kann also eineDatenrepräsentationder räumlichenPosition des Katheters beziehungsweise seiner momentanen geometrischenForm erfasst und z.B. am Monitor 7 laufend ausgegeben werden.About the control device 5 Now the signals of all the individual bending elements 12 associated bending sensors 15 and thus also the bending elements 12g - 12k associated bending sensors 15g - 15k detected. The control device 5 can now detect on the basis of these individual sensor signals, the respective bending or the degree of bending of the respective bending sensor. For each bending sensor, the control device is known about its length position on the catheter and its position in the catheter cross section. For example, each sensor can transmit a corresponding coding in the sensor signal so that it can be identified. Due to this local resolution, it is now possible to be able to assign each sensor signal exactly to one point or to a short section of the catheter. From this knowledge, the control device 5 now able to determine the shape of the catheter based on the sensor data. So it can be a data representation of the spatial position of the catheter or its current geometric shape detected and, for example on the monitor 7 be spent continuously.
    [0030] Danebenerfasst die Steuerungseinrichtung 5 eine Vorschublänge, gegebenenfallsbenutzerdefiniert, das heißt,der Benutzer kann z.B. überdie Tastatur 8 eine von ihm gewünschte Vorschubbewegung, dieder Katheter eigenständigdurchführensoll, definieren. Beispielsweise gibt der Benutzer eine Länge von5 cm ein, die sich der Katheter selbst im nachfolgenden Bewegungsschrittvorwärtsbewegen soll.In addition, the control device detects 5 a feed length, possibly user-defined, that is, the user can eg via the keyboard 8th define a feed motion that it desires, which the catheter should perform independently. For example, the user inputs a length of 5 cm, which the catheter itself should move forward in the subsequent movement step.
    [0031] Anhandder nun bekannten Katheterform sowie der definierten Vorschublänge wirdnun seitens der Steuerungseinrichtung 5 die einzunehmende Formin Abhängigkeitder Vorschublängeermittelt, das heißt,es wird die notwendige Verschiebung der bereits gegebenen Krümmungendes Katheters entlang der Längsachseunter Berücksichtigungder gewünschtenVorschubbewegung ermittelt. Gleichzeitig damit werden die Ansteuerparameterder einzelnen Biegeelemente ermittelt, die zur Durchführung der gewünschtenBewegung nötigsind. Anhand dieser Ansteuerparameter werden dann die einzelnenBiegeelemente zur aktiven Bewegung um die Vorschublänge angesteuert.Based on the now known catheter shape and the defined feed length is now on the part of the controller 5 determines the shape to be adopted as a function of the feed length, that is, it is determined the necessary displacement of the already given curvatures of the catheter along the longitudinal axis, taking into account the desired feed movement. At the same time, the driving parameters of the individual bending elements are determined which are necessary for carrying out the desired movement. Based on these control parameters, the individual bending elements are then activated for active movement by the feed length.
    [0032] Imgezeigten Ausführungsbeispielergibt sich die neu einzunehmende Form exemplarisch aus 6.Zur Erwirkung der aktiven Bewegung werden nun im gezeigten Ausführungsbeispieldie Biegeelemente 12g', 12h', 12i', 12j' und 12k', die den ausgehendvon der Ist-Position gemäß 5 angesteuerten,also aktiv gebogenen Biegeelemente 12g–12k unmittelbar nachfolgen,angesteuert, währenddie Biegeelemente 12g–12k,entlastet werden. Diese Ansteuerung bewirkt eine lokale Deformationdes Katheters im Bereich des nunmehr aufgrund der Ermittlung derAnsteuerparameter in Abhängigkeitder gewünschtenVorschubbewegung angesteuerten Biegeelemente. Diese krümmen sich,wodurch an mehreren Stellen eine Kraft auf die Gefäßwand 16 ausgeübt wird,das heißt,der Katheter stütztsich oder drücktsich aktiv an der Gefäßwand 16 ab.Werden alle Biegeelemente 12g'–12k' im Wesentlichen simultan angesteuert,mithin also aktiv verformt, bei gleichzeitiger Entlastung der Biegeelemente 12g–12k,drücktsich der Katheter aktiv im Gefäß nach vorne,er schiebt sich also selbst vorwärtsund vollführteine Art Krabbelbewegung im Zusammenwirken mit der Gefäßwand 16.Diese wird dabei durch den auf sie ausgeübten, aus der Verformung herrührendenDruck etwas verformt, nachdem sie nicht starr ist. Die Formänderungkann überdie Signale der Biegesensoren, die bei dem beschriebenen Schrittunmittelbar involviert sind, nämlichdie Sensoren 15g–15k und 15g'–15k' erfasst und überprüft werden.In the exemplary embodiment shown, the new shape to be taken is given by way of example 6 , In order to obtain the active movement, the bending elements are now in the illustrated embodiment 12g ' . 12h ' . 12i ' . 12j ' and 12k ' according to the actual position according to 5 controlled, ie actively bent bending elements 12g - 12k immediately succeed, driven, while the bending elements 12g - 12k be relieved. This activation causes a local deformation of the catheter in the region of the bending elements which are now controlled on the basis of the determination of the activation parameters as a function of the desired feed movement. These curve, causing a force on the vessel wall in several places 16 is exercised, that is, the catheter is supported or actively pressed against the vessel wall 16 from. Become all bending elements 12g ' - 12k ' driven substantially simultaneously, thus actively deformed, while relieving the bending elements 12g - 12k , the catheter actively pushes itself forward in the vessel, so it pushes itself forward and performs a kind of crawling movement in cooperation with the vessel wall 16 , This is somewhat deformed by the pressure exerted on it from the deformation pressure, after it is not rigid. The change in shape may be due to the signals of the bending sensors directly involved in the described step, namely the sensors 15g - 15k and 15g ' - 15k ' recorded and checked.
    [0033] Über dieSteuerungseinrichtung 5 kann nun unmittelbar nach Durchführung dieseraktiven Vorschubbewegung die Ansteuerung der Biegeelemente so neuerrechnet werden, dass sich der Katheter im Wesentlichen in einerEndform befindet, wie sie der Ausgangsstellung gemäß 5 entspricht,das heißt,wie sie möglichstideal der Anatomie des Gefäßes entspricht.Die kontinuierliche Positions- oder Formkontrolle des Katheterskann durch die kontinuierliche Erfassung der Signale der Biegesensoren kontrolliertwerden, das heißt,es besteht stets Klarheit darüber,wie der Katheter tatsächlichgeformt ist. Die Steuerungseinrichtung kann damit kontinuierlich aufgegebene Situationen reagieren und die Ansteuerung der Biegeelementeso optimieren, dass der Katheter möglichst wenig von der tatsächlichenGefäß- oderOrganform abweicht.About the control device 5 can now be recalculated immediately after carrying out this active feed movement, the control of the bending elements, that the catheter is substantially in a final shape, as in the initial position according to 5 corresponds, that is, as ideally as possible to the anatomy of the vessel. The continuous position or shape control of the catheter can be controlled by continuously acquiring the signals from the flexure sensors, that is, there is always clarity about how the catheter is actually shaped. The controller can thus continuously respond to given situations and optimize the control of the bending elements so that the catheter deviates as little as possible from the actual vessel or organ shape.
    [0034] Für einenerneuten Bewegungsschritt wird nun ausgehend von der neu eingenommenen Ist-Formdes Katheters, wie sie idealisiert in 6 gezeigtist, unter Berücksichtigungbeispielsweise der bereits vorher verarbeiteten Vorschublänge eine neueBerechnung der Ansteuerparameter durchgeführt, um den Katheter um einweiteres Weginkrement, das im Idealfall der Vorschublänge entspricht, vorwärts zu bewegen.For a new movement step is now starting from the newly adopted actual shape of the catheter, as idealized in 6 is shown, taking into account, for example, the previously processed feed length, a new calculation of the drive parameters carried out to move the catheter by a further Weginkrement, which corresponds to the feed length ideally, forward.
    [0035] Die 5 und 6 sindlediglich Prinzipskizzen, die idealisiert den aktiven Bewegungsablauf darstellen.Nachdem ein Gefäß oder Organkein starres Gebilde ist, wird in einem Bewegungsschritt ein Vorschubum exakt die definierte Schublängenicht unbedingt möglichsein, nachdem stets eine gewisse Gefäßverformung während derBiegeelementverformung einhergeht. Aufgrund der kontinuierlichenErfassung der tatsächlichenKatheterform kann aber die Steuerungseinrichtung unter Berücksichtigung derSensorsignale kontinuierlich die optimierte Ansteuerung der Biegelementeermitteln, so dass eine selbständigeKatheterbewegung erreicht werden kann und sich der Katheter quasivon allein durch das Gefäß bewegenkann.The 5 and 6 are only schematic diagrams that represent idealized the active movement. After a vessel or organ is not a rigid structure, a feed to exactly the defined stroke length will not necessarily be possible in a movement step, after always accompanied by a certain vessel deformation during Biegeelementverformung. Due to the continuous detection of the actual catheter shape but the control device can continuously determine the optimized control of the bending elements, taking into account the sensor signals, so that an independent catheter movement can be achieved and the catheter can move virtually by itself through the vessel.
    权利要求:
    Claims (7)
    [1]
    Kathetereinrichtung, umfassend einen Katheter(2) zum Einführenin ein Hohlraumorgan, insbesondere ein Gefäß, mit mehreren um die Katheterlängsachseund zumindest übereinen Teil der Katheterlängeverteilt angeordneten, füreine vorbestimmte Formänderung über eineSteuerungseinrichtung (5) separat ansteuerbaren Biegeelementen(12, 12a–12f, 12a'–12e'), sowie mehrerenum die Katheterlängsachseund zumindest übereine Teil der Katheterlängeverteilt angeordneten, mit der Steuerungseinrichtung (5)kommunizierenden Biegesensoren (15, 15a–15e, 15a'–15e'), wobei dieSteuerungseinrichtung (5) zur Ermittlung der gegebenengeometrischen Form des Katheters (2) anhand der Biegesensorsignaleund zur Ermittlung der füreine Bewegung des Katheters (2) um eine vorzugsweise benutzerseitigvorgebbare Verschiebelängeerforderlichen Formänderungder Biegeelemente (12, 12a–12f, 12a'–12e') zur Ermöglichungeiner zumindest teilweisen Eigenbewegbarkeit des Katheters (2)durch gezielte biegebedingte Kraftausübung auf die Organwand (16)ausgebildet ist.Catheter device comprising a catheter ( 2 ) for insertion into a hollow organ, in particular a vessel, with several arranged around the catheter longitudinal axis and at least over part of the catheter length, for a predetermined change in shape via a control device ( 5 ) separately controllable bending elements ( 12 . 12a - 12f . 12a ' - 12e ' ), as well as several arranged distributed around the catheter longitudinal axis and at least over a part of the catheter length, with the control device ( 5 ) communicating bending sensors ( 15 . 15a - 15e . 15a ' - 15e ' ), wherein the control device ( 5 ) for determining the given geometric shape of the catheter ( 2 ) on the basis of the bending sensor signals and for determining the movement of the catheter ( 2 ) about a preferably user-specified displacement length required shape change of the bending elements ( 12 . 12a - 12f . 12a ' - 12e ' ) to allow for at least partial self-movement of the catheter ( 2 ) by targeted bending-related exercise of force on the organ wall ( 16 ) is trained.
    [2]
    Kathetereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass überdie Steuerungseinrichtung (5) alle zur Bewegung des Katheters(2) anzusteuernden Biegeelemente (12, 12a–12f, 12a'–12e') simultan ansteuerbarsind.Catheter device according to claim 1, characterized in that via the control device ( 5 ) all to the movement of the catheter ( 2 ) to be controlled bending elements ( 12 . 12a - 12f . 12a ' - 12e ' ) can be controlled simultaneously.
    [3]
    Kathetereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, dass die vorgebbare Verschiebelänge als Absolutwert über einEingabemittel (8) der Steuerungseinrichtung (5)gebbar ist.Catheter device according to claim 1 or 2, characterized in that the predefinable shift length as an absolute value via an input means ( 8th ) of the control device ( 5 ) is negotiable.
    [4]
    Kathetereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, dass die vorgebbare Verschiebelänge manuell durch Bewegen desKatheters, welche Bewegung zur Bestimmung der Verschiebelänge über einErfassungsmittel erfassbar ist, gebbar ist.Catheter device according to claim 1 or 2, characterizedin that the predefinable shift length manually by moving theCatheter, which movement to determine the displacement length over aDetection means is detectable, is negotiable.
    [5]
    Kathetereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass überdas Erfassungsmittel als Verschiebelänge der Verschiebeweg, derinnerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls zurückgelegt wurde, erfassbar ist.Catheter device according to claim 4, characterized in thatthat overthe detection means as displacement length of the displacement, thecovered within a predetermined time interval is detectable.
    [6]
    Kathetereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurchgekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5) für eine Mehrfach-Bewegungdes Katheters (2) die nötigeFormänderungder Biegeelemente (12, 12a–12f, 12a'–12e') unter Verwendungder vorgegebenen Verschiebelängemehrfach nacheinander errechnet und die Biegeelemente (12, 12a–12f, 12a'–12e') entsprechendansteuert.Catheter device according to claim 3 or 4, characterized in that the control device ( 5 ) for a multiple movement of the catheter ( 2 ) the necessary change in shape of the bending elements ( 12 . 12a - 12f . 12a ' - 12e ' ) are calculated several times in succession using the predetermined displacement length and the bending elements ( 12 . 12a - 12f . 12a ' - 12e ' ) accordingly controls.
    [7]
    Kathetersteuerungseinrichtung nach einem der vorangehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5)derart zur Ansteuerung der Biegeelemente (12, 12a–12f, 12a'–12e') ausgebildetist, dass der Katheter (2) nach Beendigung einer Bewegungwieder im Wesentlichen die geometrische Form, die er vor der Bewegunginnehatte, einnimmt.Catheter control device according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 5 ) in such a way for controlling the bending elements ( 12 . 12a - 12f . 12a ' - 12e ' ) is designed such that the catheter ( 2 ) after completion of a movement, resumes essentially the geometric shape which it had before the movement.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    EP2422731B1|2017-11-01|Aktuator zur Skoliosekorrektur
    DE60017744T2|2006-01-12|guidewire
    US5845646A|1998-12-08|System and method for treating select tissue in a living being
    EP2575662B1|2017-10-18|Verfahren zum bewegen eines instrumentenarms eines laparoskopieroboters in eine vorgebbare relativlage zu einem trokar
    DE19957083B4|2004-11-18|Method for examining an area of the body performing a periodic movement
    DE60218835T2|2007-12-06|CATHETER SYSTEM WITH SPACER
    DE3732640C1|1989-05-18|Medical device for determining physiological functional parameters
    CN104302345B|2019-01-01|一种用于血管进入和治疗的设备
    DE102004008368B4|2006-05-24|Catheter for performing and monitoring rotablation
    DE60206206T2|2006-06-22|Apparatus for measuring the amount of intra-abdominal fat while monitoring a person's weight loss
    DE10340544B4|2006-08-03|Device for visual support of electrophysiology catheter application in the heart
    DE60119503T2|2007-04-19|steering mechanism
    EP1890261B1|2009-02-18|Registrierung von MR-Daten anhand generischer Modelle
    US7780648B2|2010-08-24|Controlling movement of distal portion of medical device
    CN106510683A|2017-03-22|可转换的篮形导管
    DE10357206B4|2005-11-03|Method and image processing system for the segmentation of sectional image data
    US6293282B1|2001-09-25|System and method for treating select tissue in living being
    DE19840405B4|2005-06-02|Device for fixing the female breast in medical technology applications
    DE60010309T2|2005-05-12|PROCESS FOR REAL-TIME PRESENTATION OF MEDICAL PICTURES
    DE60028982T2|2007-01-25|ELECTROCHIRUIC ABLATION DEVICE
    EP1871266B1|2015-03-04|Marker für menschliches und tierisches gewebe insbesondere weichteilgewebe
    DE60109950T2|2006-02-16|SYSTEM FOR DETERMINING TISSUE CONTACT OF AN IMPLANTABLE DEVICE
    US6650920B2|2003-11-18|Apparatus for the automatic performance of diagnostic and/or therapeutic actions in body cavites
    US6058323A|2000-05-02|System and method for treating select tissue in a living being
    US10561473B2|2020-02-18|Device, system, and method utilizing a radiopaque element for anatomical lesion length estimation
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    CN102512744B|2014-10-22|
    US7578787B2|2009-08-25|
    DE102004017834B4|2011-01-27|
    CN102512744A|2012-06-27|
    US20050228274A1|2005-10-13|
    CN1683025A|2005-10-19|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-11-10| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-09-14| 8120| Willingness to grant licences paragraph 23|
    2011-07-21| R020| Patent grant now final|Effective date: 20110427 |
    2016-05-02| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: SIEMENS HEALTHCARE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, 80333 MUENCHEN, DE |
    2020-11-03| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410017834|DE102004017834B4|2004-04-13|2004-04-13|catheter device|DE200410017834| DE102004017834B4|2004-04-13|2004-04-13|catheter device|
    US11/040,468| US7578787B2|2004-04-13|2005-01-21|Catheter device|
    CN 200510062828| CN1683025A|2004-04-13|2005-03-31|导管装置|
    CN201110325111.6A| CN102512744B|2004-04-13|2005-03-31|导管装置|
    [返回顶部]