DE4038520A1

DE4038520A1 - Laser-ballonkatheter

Info

Publication number: DE4038520A1
Application number: DE19904038520
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl Phys Steiger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-12-03
Filing date: 1990-12-03
Publication date: 1991-06-20

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Laser-Ballonkatheter, ins besondere zur selektiven Behandlung von arteriosklerotisch ver engten organischen Gefäßen, mit einem optischen Lichtleitfaser stecker zum Anschluß an ein gepulstes Lasersystem, mit einem optischen Steckverbinder zum Anschluß an eine elektro-optische Auswerte- und Steuereinheit, sowie einem Anschluß zur selekti ven Steuerung der Ballonanordnung am distalen Ende des Laser katheters.

Zur Behandlung bzw. Rekanalisation von arteriosklerotisch ver engten organischen Gefäßen im Koronar- bzw. Peripherbereich mittels Laserstrahlung werden derzeit kleinlumige Katheter mit einem integrierten Lichtleitfaserbündel benutzt, wobei die ein zelnen Lichtleitfasern am distalen Ende des Kathetersystems ringförmig um ein zentrales Lumen angeordnet sind. Ein derarti ges Übertragungssystem ist aus der Patentschrift EP 03 51 240 bzw. US 2 18 907 bekannt.

Bei Teilverschlüssen in den organischen Gefäßen wird ein der artiger Katheter nach perkutanem Zugang unter angiografischer Kontrolle über einen zuvor gelegten dünnen Führungsdraht ge schoben und in die unmittelbare Nähe der arteriosklerotischen Stenose gebracht. Anschließend wird die Laserstrahlung akti viert und der Katheter gleichzeitig über den Führungsdraht vor geschoben. Der Katheter folgt dabei zwangsweise dem Verlauf des Führungsdrahtes durch die Engstelle. Ein Katheter dieser Form ist nur eingeschränkt von außen steuerbar und lediglich für die Behandlung von organischen Gefäßen mit Teilverschlüssen geeig net. Ein Ballonkatheter anderer Bauform zur Eröffnung und Glät tung von Totalverschlüssen arteriosklerotischer Art in Gefäßen ist aus der Offenlegungsschrift DE 38 33 990 bekannt.

Nachteilig bei beiden Katheteranordnungen ist, daß sie entweder nur für Teil- oder Totalverschlüsse in den organischen Hohlsy stemen verwendbar sind, nicht jedoch für beide Verschlußarten gleichzeitig. Dies ist primär bedingt durch ihren mechanischen Aufbau und die eingeschränkte definierte Steuerbarkeit der Ka theter bezüglich der Stenosenlage in den Gefäßen. Eine selek tive Stenosenbestrahlung je nach seiner örtlichen Lage im Ge fäßhohlsystem ist nicht oder nur sehr eingeschränkt gegeben. Schließlich sind mit beiden Systemen keine Möglichkeiten zu einer Gewebedifferenzierung zwischen normaler und arterioskle rotisch verändeter Gefäßinnenwand gegeben, welche eine sichere Ablation von pathologischem Stenosematerial ermöglichen würde. Aufgabe der Erfindung ist es, den Ballonkatheter so auszubil den, daß auf sichere und selektive Weise eine räumlich geziel te ablative Abtragung von stenosierendem Plaque zu erreichen ist, wobei ein Totalverschluß im Gefäß ohne Katheterwechsel zu nächst eröffnet und anschließend rekanalisiert wird. Ein unre gelmäßiger Teilverschluß im Gefäß wird ohne vorhergehende Er öffnung mit dem gleichen Katheter je nach Stenosenlage defi niert rekanalisiert.

Zusammenfassung der Erfindung

Mit dem erfindungsgemäßen Laser-Ballonkatheter können sowohl weiche, atheromatöse und fibröse, als auch harte, kalzifizier te Gefäßablagerungen selektiv ablatiert werden. Dies geschieht durch eine simultane und ortsaufgelöste Gewebedifferenzierung durch in den Katheter eingebaute optische Meßfasern, die über ein optisches Steckersystem spezifische Daten über die lokale Zusammensetzung des zu ablatierenden Gewebematerials an eine elektro-optische Auswerte- und Steuereinheit weiterleiten, die ihrerseits wiederum Steuersignale an eine druckerzeugende Ein heit für die Miniaturballone am distalen Ende des Katheters er teilt. Die Meßsignale der faseroptischen Detektoren dienen gleichzeitig zur selektiven Ansteuerung der therapeutischen Laserlichtleitfasern am proximalen Ende des Lichtleitfaser- Steckers, die am distalen Katheterende in einer definierten Weise so angeordnet sind, daß je nach Lage des stenosierenden Plaques eine ortsspezifische Ablation des pathologischen Ma terials gezielt erfolgen kann. Die Miniaturballone am distalen Katheterende werden dabei so angesteuert, daß die therapeuti sche Laserstrahlung mit effektiver Wirkung applaziert werden kann.

Als faseroptisches Meßsignal kann beispielsweise die Fluores zenzstrahlung des mit UV-Licht geeigneter Wellenlänge angereg ten Gewebes dienen. Das UV-Licht kann dabei über die Meßfasern an den Meßort geleitet werden. Das so erzeugte Fluoreszenzlicht wird über die im Katheter örtlich definiert angeordneten Meßfa sern spektralphotometrisch nach charakteristischen Wellenlän genbereichen für die unterschiedlichen Plaque-Zusammensetzungen untersucht und die rechnerisch ermittelten Ergebnisse an die Steuereinheit für die Laserstrahleinkopplung und die Miniatur ballone weitergeleitet. Gesundes und pathologisch verändertes Gewebe, sowie kalzifiziertes Plaque zeigen signifikante Unter schiede in ihrer wellenlängenabhängigen Fluoreszenzstrahlung (US Patent Nr. 49 30 516: Method for detecting cancerous tissue using native luminescence; US Patent Nr. 47 85 806: Laser ab lation process and apparatus).

Weitere vorteilhafte Einheiten zur gewebespezifischen Signal erzeugung mit Hilfe der eingebauten optischen Meßfasern sind integriert-optische Meßsensoren, vorzugsweise integriert-opti sche Interferometer (Beispiel: Integriert-optisches Michelson- Interferometer der Firma Compagnie des Senseurs Optiques, Gren oble, France). Diese ermöglichen eine weitestgehende Miniaturi sierung der Gesamtauswerte- und Steuereinheit, und somit eine leichte Integrierbarkeit in ein autonomes, computergesteuertes Chirurgiesystem (Computer Guided Surgery) über universelle Schnittstellen.

Als Strahlungsquellen dienen beispielsweise gepulste Excimer-, Ho:YAG-, Tm:YAG- oder Er:YAG-Laser unterschiedlicher Wellen längen. Besonders vorteilhaft für die Ablation von stenosieren dem Plaque und kalzifiziertem Gewebe ist ein gepulster, wellen längenumschaltbarer Alexandrit-Laser mit einem fundamentalen Wellenlängenbereich von 720-860 nm und einem frequenzverdop pelten Wellenlängenbereich von 360-430 nm. Diese Wellenlängen bereiche sind in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft. Einerseits werden im Bereich von 720-860 nm durch die verschwindend ge ringe Absorption von Laserstrahlung dieses Spektralbereichs durch Hämoglobin, Oxyhämoglobin oder Carboxyhämoglobin im per kutanen transluminalen Einsatz des Laser-Ballonkatheters kaum Strahlungsverluste durch eine Blutschicht zwischen Katheter spitze und dem stenosierenden Plaque verursacht. Außerdem zei gen in diesem Wellenlängenbereich atheromatöses und fibröses Plaque durch eingelagerte Chromophore ein spezifisches Absorp tionsverhalten im Vergleich zu gesundem Gewebematerial, das diesen Wellenlängenbereich nahezu ungestört transmittiert. Da durch ist bei diesem Lasersystem bereits eine natürliche Selek tion zwischen gesundem und pathologisch verändertem Gewebema terial vorgegeben, wie dies beispielsweise beim Einsatz von ver schiedenen Excimer-Wellenlängen im Ultravioletten nicht der Fall ist. Der frequenzverdoppelte Wellenlängenbereich des ge pulsten Alexandrit-Lasers von 360-430 nm ist andererseits her vorragend geeignet, mit wesentlich geringerer Pulsenergie als im sichtbaren und nahen IR-Bereich einen optischen Durchbruch in der Blutzwischenschicht zu erzielen, so daß zusätzlich la serinduzierte Stoßwellen den Ablationsprozeß des stenosierenden Plaque unterstützen. Der Wirkungsgrad der Gewebeablation wird dadurch wesentlich gesteigert, die Gesamtstrahlendosis aber gleichzeitig erheblich reduziert. Außerdem liegt der Wellen längenbereich von 360-430 nm im biologisch sicheren Spektral bereich, so daß bei der Bestrahlung des Gewebeareals keine kar zinogenen Reaktionen der DNS-Struktur ausgelöst werden.

Außer den optischen Lichtleitfasern zur Signaldetektion bein haltet der erfindungsgemäße Laser-Ballonkatheter therapeutische Lichtleitfasern, vorzugsweise sogenannte Multimode-Lichtleit fasern. Je nach der verwendeten Wellenlänge der Strahlungsquel le sind diese Lichtleitfasern aus optischem Quarzglasmaterial mit hohem oder geringem Hydroxylanteil pro Faservolumen, aus Fluoridglas, aus Chalcogenidglas oder aus einer polykristallin en Mischung von Silberhalogeniden, beispielsweise AgBr/AgCl. Der Kerndurchmesser dieser Fasern liegt je nach Art des Gefäß verschlusses bei 100-300µm. Erfindungsgemäß sind diese opti schen Lichtleitfasern am proximalen bzw. distalen Ende des La ser-Ballonkatheters in charakteristischer Weise angeordnet. Am proximalen Ende des Laser-Ballonkatheters befindet sich ein optisches Steckersystem zur Verbindung der therapeutischen 5 Lichtleitfasern mit dem gepulsten Lasersystem. Innerhalb des op tischen Steckersystems sind die einzelnen Lichtleitfasern in ge ordneten Gruppen, vorzugsweise in Längsreihen mit definierter Faseranzahl, angeordnet. Jeder einzelnen Längsreihe ist am di stalen Ende des Katheters entweder ein bestimmter Kreissektor oder ein bestimmter konzentrischer Kreisring zugeordnet. Die Auswahl des entsprechenden Kreissektors oder Kreisrings erfolgt durch die Auswerte- und Steuereinheit, die ihre entsprechenden Meßsignale an die Laserstrahl-Einkoppeleinheit weiterleitet. Über ein schwenkbares Spiegelsystem wird die jeweils zu akti vierende Längszeile im Steckersystem ausgewählt und mit einer Zylinderlinse das Laserstrahlbündel auf diese Längszeile abge bildet. Die Zylinderlinse ist je nach der verwendeten Wellen länge der Strahlenquelle aus optischem Quarzglasmaterial mit hohem oder niedrigem Hydroxylanteil oder aus einem infrarot- optischem Material, wie beispielsweise aus ZnSe oder Ge. Die Spiegeleinheit muß zur Ansteuerung der verschiedenen Faser- Längsreihen nur geringe Winkeländerungen ausführen, so daß eine äußerst schnelle Umschaltung zwischen den einzelnen Kreissekto ren bzw. Kreisringen erfolgen kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das stenosierende Plaque innerhalb des Gefäß systems eine starke unregelmäßige Struktur aufweist, wie dies insbesondere im koronaren arteriellen System der Fall sein kann. Zusätzlich wird die exakte Stellung des distalen Endes des Laser-Katheters bezüglich der Gefäßverengung durch Miniatur ballone an der Außenseite des Katheters unterstützt. Sie werden selektiv über eine druckerzeugende Einheit gespeist, die eben falls ihre notwendigen Steuersignale für die einzelnen Ballone von der Auswerte- und Steuereinheit der faseroptischen Sensor en erhält. So ist stets sichergestellt, daß die Gewebeablation in optimaler Weise erfolgen kann. Für eine eventuell notwendige Eröffnung eines Totalverschlusses enthält der distale Teil des Laser-Ballonkatheters ein zentrales Lumen. Durch dieses Lumen können entweder metallische Führungsdrähte oder auch optische Einzellichtleitfasern eingeführt werden. Die Kerndurchmesser dieser Lichtleitfasern zur Eröffnung des Totalverschlusses lie gen bei 200-800µm. Je nach der verwendeten Wellenlänge der Strahlungsquelle sind diese Lichtleitfasern aus optischem Quarz glasmaterial mit hohem oder geringem Hydroxylanteil pro Faser volumen, aus Fluoridglas, aus Chalcogenidglas oder aus einer Mischung von Silberhalogeniden, beispielsweise AgBr/AgCl. Die Einzellichtleitfaser ist über ein genormtes Steckersystem, bei spielsweise einer SMA-Version, vorzugsweise an derselben Laser strahlquelle angekoppelt wie der Laser-Ballonkatheter. Die therapeutische Auswahl zwischen der Einzelfaser und dem Multi faser-Ballonkatheter erfolgt über ein klappbares Spiegelsystem, das den Laserstrahl je nach Verschlußsituation im Gefäß auf die Einzelglasfaser oder auf das Multiglasfaserbündel richtet. Die Erfindung wird nunmehr anhand der in den Fig. schematisch dargestellten Einzelkomponenten näher beschrieben.

Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 das Laser-Ballonkathetersystem in der Gesamtdarstellung mit optischem Lichtleitfaserstecker zum Anschluß an ein gepul stes Lasersystem, mit einem optischen Steckverbinder-Anschluß an eine elektro-optische Auswerte- und Steuereinheit und einem Anschluß zur selektiven Steuerung der Ballonanordnung am dista len Ende des Laserkatheters;

Fig. 2 das distale Ende des Laser-Ballonkatheters innerhalb ein es arteriosklerotisch verengten Blutgefäßes im Querschnitt;

Fig. 3 das distale Ende des Laser-Ballonkatheters in der Vor deransicht;

Fig. 4 das distale Ende des Laser-Ballonkatheters in der Vor deransicht mit einer modifizierten Ballonanordnung;

Fig. 5 den optischen Lichtleitfaserstecker zum Anschluß an ein gepulstes Lasersystem;

Fig. 6 eine modifizierte Ausführungsform des optischen Licht leitfasersteckers;

Fig. 7 die strahlenoptische Anordnung zur wahlweisen Einkopp lung des therapeutischen Laserstrahls in eine Einzellichtleit faser oder in den Lichtleitfaserstecker;

Fig. 8 die strahlenoptische Anordnung zur wahlweisen Einkopp lung des therapeutischen Laserstrahls in eine Längszeile der einzelnen Lichtleitfasern des Lichtleitfasersteckers; und

Fig. 9 den optischen Steckverbinder zum Anschluß an eine elek tro-optische Auswerte- und Steuereinheit.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Gemäß Fig. 1 besteht das Laser-Ballonkathetersystem 1 aus einem optischen Lichtleitfaserstecker 2 zum Anschluß an ein gepulstes Lasersystem, vorzugsweise einen gepulsten, wellenlängen umschaltbaren Alexandrit-Laser mit einem fundamentalen Wellen längenbereich von 720-860 nm und einem frequenzverdoppelten Wellenlängenbereich von 360-430 nm. Die therapeutischen Einzel lichtleitfasern, vorzugsweise Multimode-Lichtleitfasern mit einem Kerndurchmesser von 100-300µm, werden dabei in einem flexiblen Katheterschlauch 2b geführt, welcher durch den An schluß 2a in das Laser-Ballonkathetersystem 1 übergeht (Fig. 5 und 6). Des weiteren enthält der Laser-Ballonkatheter einen op tischen Steckverbinder-Anschluß 3 zur Signalübertragung an eine elektro-optische Auswerte- und Steuereinheit. Die einzelnen Meß fasern, vorzugsweise Multimode-Lichtleitfasern mit einem Kern durchmesser von 50-300µm, werden ebenfalls in einem flexiblen Katheterschlauch 3b geführt, welcher durch den Anschluß 3a in das Laser-Ballonkathetersystem 1 übergeht (Fig. 9). Ferner ent hält das Laser-Ballonkathetersystem eine Anschlußmöglichkeit an eine externe Regel- und Steuereinheit 4 zur selektiven Versor gung der am distalen Ende 17 des Laser-Ballonkatheters befind lichen Miniaturballone 6a-d. Diese werden durch Druckversor gungsanschlüsse 5a-d, die individuell mit Druckluft oder Flüs sigkeit versorgt werden können, angesteuert. Die Regel- und Steuereinheit 4 erhält dabei ihre einzelnen Signale aus der el ektro-optischen Auswerte- und Steuereinheit, dessen Meßsignale über den optischen Steckverbinder-Anschluß 3 vom distalen Ka theterende zur Auswerte-Einheit gelangen. Die einzelnen Ver sorgungsleitungen 5a-d für die Miniaturballone 6a-d werden in einem flexiblen Katheterschlauch 4b geführt und münden über den Anschluß 4a im Laser-Ballonkathetersystem 1. Innerhalb eines zentralen Lumens 7 am distalen Ballonkatheterende 17 verläuft zur Eröffnung eines Totalverschlusses eines stenosierten Ge fäßes eine optische Lichtleitfaser 8 mit einem Kerndurchmesser von 200-800µm. Diese wird am proximalen Ende des Laser-Ballon katheters eingeführt und kann wahlweise mit demselben gepulsten Lasersystem verbunden sein wie der optische Lichtleitfaser-Stecker 2 (Fig. 7). Bei einem Teilverschluß im stenosierten Ge fäßlumen wird die optische Lichtleitfaser 8 durch einen mecha nischen Führungsdraht ersetzt, über den das distale Ende 17 des Laser-Ballonkatheters 1 unter angiografischer Kontrolle im Ge fäßlumen vorgeschoben wird. Das distale Ende 17 des Laser-Bal lonkatheters ist in getrennt optisch ansteuerbare Lichtleit fasersegmente unterteilt (Fig. 3 und 4), deren einzelne Licht leitfasern nach therapeutischen Gruppen mit gepulster Laser strahlung versorgt werden können (Fig. 8).

Fig. 2 zeigt schematisch das distale Ende 17 des Laser-Ballon katheters 1 innerhalb eines arteriosklerotisch verengten Blut gefäßes 9 im Querschnitt. Das gesamte Gefäßlumen ist ab dem di stalen Ende 17 durch ein stenosierendes Plaque 10 vollkommen verschlossen, der Blutstrom 11 unterbrochen. Das distale Ende 17 des Laser-Ballonkatheters 1 wird durch die beiden dilatier ten Miniaturballone 6a und 6e im Gefäßlumen zentriert, so daß durch das zentrale Lumen 7 des Ballonkatheters eine optische Lichtleitfaser 8 bis zur Stenose 10 vorgeschoben werden kann. Die gepulste Laserlichtquelle 32 wird aktiviert und das athero matöse, fibröse und kalzifizierte Plaque 10 ablatiert. Zur wei teren definierten Rekanalisation des stenosierten Gefäßlumens wird die optische Lichtleitfaser 8 entweder als ′Führungsdraht′ im zentralen Lumen 7 belassen oder durch einen mechanischen Führungsdraht geeigneter Stärke ersetzt. Innerhalb des flexi blen Katheterschlauchs 12 des distalen Endes des Ballonkathe ters befinden sich die therapeutischen optischen Lichtleitfa sern 14, 15, 16 bzw. 14a, 15a und 16a, die in Lichtleitfaserseg menten symmetrisch um das zentrale Lumen 7 angeordnet sind (Fig. 3 und 4). Die optischen Meßfasern 13a und 13d sind eben falls symmetrisch um das zentrale Lumen angeordnet und einzeln auf die Lichtleitfasersegmente verteilt (Fig. 3 und 4). Die Lichtleitfasern zur Detektion der faseroptischen Meßsignale sind durch ein Lumen 19 von der Stirnseite des Ballonkatheters getrennt, um eine Zerstörung bei der Stenosenablation zu ver meiden. Ein am distalen Ende des Katheterlumens 12 außen ange brachter Metallring 18 dient zur radiologischen Ortung der Ka theterspitze innerhalb des Gefäßlumens des Patienten.

Fig. 3 zeigt schematisch das distale Ende 17 des Laser-Ballon katheters 1 in der Vorderansicht, Fig. 4 eine modifizierte Aus führungsform in derselben Ansicht. Innerhalb des flexiblen Ka theterschlauchs 12 befinden sich um das zentrale Lumen 7 in konzentrischen Halbkreisringen angeordnete optische Lichtleit fasern 14, 15, 16 bzw. 14a, 15a und 16a. Diese sind in ihrer Ge samtheit wiederum in konzentrische Segmente unterteilt, so daß die einzelnen Lichtleitfasern des Faserbündels in mehrfacher Weise je nach Lage des stenosierenden Plaques im Gefäßlumen in dividuell angesteuert werden können. Es können so beispielswei se bestimmte konzentrische Kreisringe mit unterschiedlicher Ent fernung vom zentralen Lumen 7 oder einzelne Fasersegmente be liebiger Lage mit gepulster Laserstrahlung versorgt werden. Auf welche Weise diese Fasern bedient werden, bestimmt die Auswer te- und Steuereinheit, die ihre Meßsignale von den optischen Meßfasern 13a-f erhält, die konzentrisch zum zentralen Lumen 7 angeordnet sind und einzeln auf die verschiedenen Lichtleitfa sersegmente verteilt sind. Das freie Lumen 19 jeder einzelnen Meßfaser kann dazu benutzt werden, um Kontrastmittel für die angiografische Kontrolle zu befördern und/oder Spülflüssigkeit bereitzustellen. Die Miniaturballone 6a-d (bzw. 6a-f) steuern getrennt die Lage der Katheterspitze zur selektiven Plaqueab lation innerhalb des Gefäßlumens. Ihre Steuersignale erhalten sie ebenfalls von der Auswerte- und Steuereinheit, die die ein zelnen Ballone separat über die Regeleinheit 4 bedient.

Fig. 5 zeigt schematisch den optischen Lichtleitfaserstecker 2 zum Anschluß an ein gepulstes Lasersystem 32, Fig. 6 eine mo difizierte Ausführungsform davon. Die therapeutischen Licht - leitfasern des distalen Endes 17 des Laser-Ballonkatheters 1 sind am proximalen Steckerende 2 zur selektiven Ansteuerung durch ein optisches Abbildungssystem in charakteristischer Wei se angeordnet. Sie sind in Längszeilen so angeordnet, daß ent weder mehrere Lichtleitfaserzeilen (21 und 22, 23 und 24) zu einem gemeinsamen Lichtleitfaserfeld zusammengefaßt werden (Fig. 5) oder die einzelnen Lichtleitfaserzeilen (26, 27, 28, 29, 30, 31) vollkommen getrennt voneinander angeordnet werden (Fig. 6) . Einzelfaserzeilen und Fasergruppen sind am distalen Ende 17 des Laser-Ballonkatheters 1 jeweils bestimmten Halbkreisringen oder Kreissegmenten in eindeutiger Weise zugeordnet, so daß durch eine definierte optische Ansteuerung einer Faserzeile des op tischen Lichtleitfasersteckers 2 ein genau vorherbestimmter Kreisring oder Kreissektor mit gepulster Laserstrahlung ver sorgt wird. Damit wird gewährleistet, daß aufgrund der unter schiedlichen dreidimensionalen Verteilung des stenosierenden Plaques 10 im Gefäßlumen 9 die gesamte Laserenergie auf das zu ablatierende Material gerichtet wird. Die einzelnen Faserzeilen des optischen Lichtleitsteckers 2 ragen mit ihren Enden frei aus einer Steckeröffnung 25 heraus, damit bei der Abbildung des Laserstrahlbündels auf die Faserstirnflächen keine Absorption von Reststrahlung am Steckergehäuse erfolgen kann. Der optische Lichtleitstecker 2 ist durch eine Einkerbung 20 gegen Verdrehen innerhalb der Steckeraufnahme gesichert. Damit wird gewährlei stet, daß die einzelnen Faserzeilen stets die exakte Lage zur Einkoppeloptik einnehmen. Die einzelnen therapeutischen Licht leitfasern werden in einem flexiblen Katheterschlauch 2b zum Laser-Ballonkatheter 1 geführt.

Fig. 7 zeigt schematisch die strahlenoptische Anordnung zur wahlweisen Einkopplung des therapeutischen Laserstrahls 33 aus der gepulsten Laserstrahlquelle 32 in eine Einzellichtleitfaser 8 oder in den Lichtleitfaserstecker 2 mit den gruppenweise an geordneten Lichtleitfaserreihen 21/22 und 23/24. Diese Anord nung wird dazu verwendet, mit demselben gepulsten Lasersystem 32 einen Totalverschluß über die Einzelfaser 8 zu eröffnen und daran anschließend das so entstandene Lumen mit Hilfe der ther apeutischen Lichtleitfasern des Laser-Ballonkatheters durch Ablation weiter zu rekanalisieren. Der therapeutische Laser strahl 33 kann dabei durch ein optisches Element 34 in zwei voneinander getrennte Teilstrahlenbündel 33a und 33b aufgeteilt werden. Bei Verwendung eines teildurchlässigen Spiegels als op tisches Element 34 mit vorgegebenem Teilungsverhältnis für die einzelnen Strahlenbündel, stehen die Teilstrahlenbündel 33a und 33b ständig zur Verfügung. Bei Verwendung eines reflektierenden Klappspiegelsystems als optisches Element 34 stehen entweder nur das Teilstrahlenbündel 33a oder 33b ständig zur Therapie zur Verfügung. Im Falle der Einzellichtleitfaser 8 wird das Laserstrahlbündel 33a mit Hilfe einer sphärischen Linse 36 auf die Stirnfläche der Lichtleitfaser 8 abgebildet, im Falle der Lichtleitfaserreihen 21/22 und 23/24 wird das Laserstrahlbün del 33b mit Hilfe einer Zylinderlinse 37 auf die jeweiligen Stirnflächen einer Lichtleitfaser-Reihenanordnung fokussiert. Die Auswahl der entsprechenden Lichtleitfaserreihe (21/22 oder 23/24) erfolgt über einen Drehspiegel 35, dessen Steuerung mit der Auswerte- und Steuereinheit des Laser-Ballonkatheters er möglicht wird.

Fig. 8 zeigt nochmals detailliert den Einkoppelvorgang des La serstrahlbündels 33b auf die Lichtleitfaserreihe 23/24 im opti schen Lichtleitfaserstecker 2. Die Lage des optischen Brenn punktes 38 der Zylinderlinse 37 befindet sich dabei vor den je weiligen Faserendflächen der Lichtleitfaserreihen 23/24. Die einzelnen Lichtleitfaserreihen 21/22 und 23/24 befinden sich in einer gemeinsamen Metallhülse 40 des Lichtleitfasersteckers 2, die in der Steckeröffnung 25 zentrisch angebracht ist.

Fig. 9 zeigt schließlich schematisch den optischen Steckverbin der-Anschluß 3 zur Signalübertragung an eine elektro-optische Auswerte- und Steuereinheit. Die einzelnen Meßfasern 43a-48a mit einem Kerndurchmesser von 50-300µm werden in einem flexi blen Katheterschlauch 3b vom Laser-Ballonkatheter 1 zum Steck verbinder-Anschluß 3 geführt, wo sie jeweils einzeln mit opti schen Elementen 43-48, vorzugsweise zylindrischen Gradienten index- oder Kugellinsen, permanent verbunden sind. Die opti schen Elemente 43-48 leiten die einzelnen Meßsignale der opti schen Meßfasern 43a-48a an die Auswerte- und Steuereinheit wei ter, wie sie vom distalen Katheterende 17 meßtechnisch erfaßt wurden. Der Lichtleitfaser 43a im optischen Steckverbinder- Anschluß 3 ist beispielsweise die distale Katheterfaser 13a, der Lichtleitfaser 44a die Katheterfaser 13b, usw. zuge ordnet. Jedes Kreissegment des distalen Katheterendes 17 ist so eindeutig meßtechnisch erfaß- und steuerbar. Durch Steckerko dierungen 41 und 42 ist der optische Steckverbinder-Anschluß 3 bei Verbindung mit der Auswerte- und Steuereinheit gegen Kanal vertauschungen geschützt.

Claims

Laser-Ballonkatheter, insbesondere zur selektiven Behandlung bzw. Rekanalisation von arteriosklerotisch verengten bzw. total verschlossenen Gefäßen, mit einem optischen Lichtleitfaserstecker zum Anschluß an ein gepulstes Lasersystem, mit einem optischen Steckverbinder zum Anschluß an eine elektro-optische Auswerte- und Steuereinheit, sowie einem Anschluß zur selekti ven Steuerung der Ballonanordnung am distalen Ende des Kathe ters, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
1. der Laser-Ballonkatheter beinhaltet einen optischen Licht leitfaser-Stecker (2) zum Anschluß an ein gepulstes Lasersystem (32), einen optischen Steckverbinder (3) mit Meßsignalfasern zum Anschluß an eine elektro-optische Auswerte- und Steuerein heit und voneinander getrennten Anschlußmöglichkeiten an eine externe Regel- und Steuereinheit (4) zur selektiven Versorgung und Ansteuerung der Miniaturballone am distalen Ende des Kathe ters,
2. das zentrale Lumen (7) des Laser-Ballonkatheters enthält zur Eröffnung eines Totalverschlusses eines stenosierten Gefäßes eine einzelne optische Lichtleitfaser (8),
3. der Kerndurchmesser der optischen Lichtleitfaser (8) beträgt 200-800µm,
4. das distale Ende (17) des Laser-Ballonkatheters enthält am äußeren Teil des Katheterschlauchs (12) getrennt ansteuerbare Miniaturballone,
5. das distale Ende (17) des Laser-Ballonkatheters enthält op tische Meßfasern, die symmetrisch um das zentrale Lumen (7) an geordnet sind,
6. der Kerndurchmesser der optischen Meßfasern beträgt 50-300 µm,
7. das distale Ende (17) des Laser-Ballonkatheters enthält ther apeutische Lichtleitfasern, die symmetrisch um das zentrale Lu men (7) angeordnet sind,
8. der Kerndurchmesser der therapeutischen Lichtleitfasern be trägt 100-300µm,
9. die Zentrierung des Laser-Ballonkatheters im stenosierten Gefäß erfolgt durch ein Zusammenwirken aus den Signalen der Meß fasern und der individuellen Ansteuerung der einzelnen Miniatur ballone,
10. die Meßfasern bestehen aus integriert-optischen Meßsenso ren,
11. die therapeutischen Lichtleitfasern sind am distalen Kathe terende (17) in Gruppen von konzentrischen Kreisringen oder Kreissegmenten angeordnet,
12. jeder Gruppe von konzentrischen Kreisringen oder Kreisseg menten des distalen Katheterendes (17) ist genau eine optische Meßfaser zugeordnet,
13. Kontrastmittel und/oder Spülflüssigkeit können durch die freien Lumen der optischen Meßfasern zum distalen Katheterende (17) geleitet werden,
14. die getrennt ansteuerbaren Miniaturballone am äußeren Teil des Katheterschlauchs (12) am distalen Katheterende (17) sind in definierter Weise den konzentrischen Kreisringen oder Kreis segmenten zugeordnet,
15. die einzelnen Fasern des optischen Lichtleitfaser-Steckers am proximalen Ende des Laser-Ballonkatheters sind so angeord net, daß mehrere Lichtleitfasern in definierter Weise zu einem Lichtleitfaserfeld zusammengefaßt sind, das eine oder mehrere Längszeilen enthält,
16. das jeweilige Lichtleitfaserfeld am proximalen Ende ist in eindeutiger Weise bestimmten konzentrischen Kreisringen oder Kreissegmenten des distalen Endes (17) des Laser-Ballonkathe ters zugeordnet,
17. die optischen Fasern des Lichtleitfaser-Steckers (2) ragen mit ihren abgemantelten Enden frei aus der Steckeröffnung in definierter Länge heraus,
18. der Lichtleitfaser-Stecker (2) besitzt eine Einkerbung (20) zur Sicherung der Lage der therapeutischen Lichtleitfasern be züglich des gepulsten Lasersystems (32),
19. die optische Einzellichtleitfaser (8) und der Lichtleitfa ser-Stecker (2) sind durch ein optisches Element (34) an das selbe gepulste Lasersystem gleichzeitig oder wahlweise ankop pelbar,
20. die Einkopplung der gepulsten Laserstrahlung in eine Längs zeile der therapeutischen Lichtleitfasern erfolgt über einen Drehspiegel (35) und eine Zylinderlinse (37),
21. die Lagesteuerung des Drehspiegels (35) erfolgt über die Auswerte- und Steuereinheit, die ihre Signale von den einzelnen Meßfasern erhält,
22. der optische Brennpunkt (38) der Zylinderlinse befindet sich vor den einzelnen Faserendflächen der Lichtleitfaserzei len,
23. der optische Steckverbinder (3) zum Anschluß an eine elek tro-optische Auswerte- und Steuereinheit enthält zylindrische Gradientenindex- oder Kugellinsen zur trennbaren Verbindung der optischen Meßfasern von der Auswerte- und Steuereinheit,
24. die einzelnen optischen Kanäle des optischen Steckverbin - ders (3) sind in eindeutiger und definierter Weise den einzel nen Meßfasern am distalen Katheterende (17) zugeordnet,
25. der optische Steckverbinder (3) ist durch mechanische Ko dierungen gegen Kanalvertauschungen bei der Verbindung mit der Auswerte- und Steuereinheit geschützt,
26. die gepulste Laserstrahlquelle (32) ist ein gepulster Exci mer-, ein Ho:YAG (Holminum dotierter Yttrium Aluminium Granat)-, ein Tm:YAG (Thulium dotierter Yttrium Aluminium Granat)-, ein Er:YAG (Erbium dotierter Yttrium Aluminium Granat)- oder ein Alexandrit (Cr:BeAl₂O₄, Chrom dotierter Beryllium Aluminium Oxyd)-Laser unterschiedlicher Wellenlängen,
27. der gepulste Alexandrit-Laser ist wellenlängenabstimmbar im fundamentalen Wellenlängenbereich von 720-860 nm und im fre - quenzverdoppelten Wellenlängenbereich von 360-430 nm,
28. der fundamentale und der frequenzverdoppelte Wellenlängen bereich des Alexandrit-Lasers steht am distalen Katheterende (17) gleichzeitig oder wahlweise als Ausgangsstrahlung der therapeutischen Lichtleitfasern zur Verfügung.