DE69514286T2 - Verbesserte Vorrichtung zum Vorschieben eines Führungsdrahtes - Google Patents

Description

GEBIET DER TECHNIK
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zum Vorwärtsbewegen eines länglichen flexiblen Elements durch ein enges, röhrenförmiges Blutgefäß. Die Erfindung kann auf Angioplastie- und Atherektomie-Prozeduren zum Öffnen eines stenotischen Segments eines Blutgefäßes angewandt werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Es gibt viele Situationen, in denen es nötig sein kann, ein blockiertes enges Blutgefäß in Form einer engen Röhre auszuräumen oder zu öffnen. Dies kann besonders schwierig sein, wenn das Gefäß flexibel ist oder leicht zerreißen kann. Um dies zu bewerkstelligen, kann es erwünscht sein, ein längliches, biegsames Element durch das Blutgefäß vorwärts zu bewegen.
• Die Blockierung menschlicher Arterien ist eine weit verbreitete Krankheit und stellt als solche ein signifikantes Gesundheitsproblem dar. Blockierungen, welche den Blutstrom durch die Koronararterien zum Herzen reduzieren, können Herzattacken verursachen, während Blockierungen, die den Blutstrom durch die Arterien zum Gehirn reduzieren, Gehirnschläge auslösen können. Auf ähnliche Weise können Blockierungen von Arterien, die den Blutstrom durch Arterien zu anderen Teilen des Körpers reduzieren, zu schweren Konsequenzen in einem beeinträchtigten Organ oder Glied führen.
• Der Aufbau von atherosklerotischer Plaque ist eine Hauptursache von arteriellen Blockierungen, die den arteriellen Blutstrom reduzieren. Infolgedessen sind verschiedene Verfahren eingeführt worden, um die Auswirkungen eines Plaque-Aufbaus, der das arterielle Lumen einschränkt, abzumildern. Ein solches Verfahren ist eine Angioplastie genannte Prozedur, die eine in der Arterie positionierte, aufblasbare Vorrichtung anwendet, um das Lumen an der Stenose aufzuweiten. Eine typische Angioplastie-Vorrichtung ist im US-Patent Nr. 4 896 669 im Namen von Bhate et al. offenbart. Die Angioplastie- Vorrichtung von Bhate et al. weist einen aufblasbaren Ballon auf, der am distalen Ende eines hohlen Katheters befestigt ist. Das proximale Ende des Katheters ist mit einer Fluidquelle verbunden und stellt eine Fluidverbindung zwischen dem Ballon und der Fluidquelle her.
• Zur Behandlung einer arteriellen Stenose wird zunächst ein Führungsdraht durch die Arterie an der Stenose vorbeigeführt. Sodann wird ein Ballon, wie z. B. der Ballon von Bhate et al., in einem unaufgeblasenen Zustand in die Arterie eingeführt und über den Führungsdraht durch die Arterie zu einer Position in Nähe der Stenose geführt. Sodann wird von der Fluidquelle über den Katheter Fluid in den Ballon eingelassen, um den Ballon aufzublasen. Während der Ballon expandiert, weitet er das Lumen der Arterie auf. Der Ballon wird dann wieder entleert und aus der Arterie entfernt.
• Angioplastie-Vorrichtungen wie die Vorrichtung von Bhate et al. sind zwar wirksam beim Aufweiten des Lumens an der Stenose, beseitigen jedoch die Plaque nicht aus der Arterie. Infolgedessen verbleibt die restliche Plaque entweder an Ort und Stelle am Punkt der Stenose oder bricht weg und wandert zu anderen Stellen im Blutstrom. In jedem Fall bleibt die Plaque eine dauernde Bedrohung, die Blockierungen im Kreislaufsystem erzeugen kann. Um die Nachteile der Angioplastie anzugehen, ist eine Atherektomie genannte Prozedur erfunden worden, welche die Plaque, die die Stenose umfaßt, aufschneidet und aus dem Blutgefäß entfernt.
• Eine Atherektomie-Prozedur umfaßt typischerweise das Einführen eines Führungsdrahts in die befallene Arterie und das Vorwärtsbewegen einer hohlen Schneidvorrichtung über den Draht, bis die Schneidvorrichtung in Nähe der Stenose positioniert ist. Die Schneidvorrichtung wird dann in die Stenose vorgeschoben, um einen Kanal durch die Plaque zu schneiden, wodurch die Blutströmung durch die Arterie erhöht wird. Die anfallenden Plaque-Fragmente werden aus dem Blutstrom beseitigt, indem sie in die hohle Schneidvorrichtung hineingesaugt werden.
• Im Stand der Technik ist eine Anzahl von Atherektomie-Vorrichtungen bekannt, die in der Lage sind, diese Prozedur auszuführen. Das US-Patent Nr. 4 895 166 im Namen von Farr et al., das dem Lizenznehmer der vorliegenden Erfindung zugeteilt ist, offenbart eine Atherektomie-Vorrichtung mit einem kegelstumpfförmigen Schneidteil, das am distalen Ende eines hohlen Katheters befestigt ist. Das Schneidteil weist zwei Öffnungen auf, die zwei gerade, ebene Schneidklingen festlegen. Das Schneidteil wird über einen Führungsdraht durch die Arterie gelenkt und gedreht, während es sich in die Stenose hineinbewegt, wodurch es die Plaque aufschneidet. Exzisierte Plaque tritt in die Öffnungen des Schneidteils ein und wird danach durch den Hohlkatheter entfernt.
• Ein spezielles Problem in Verbindung mit Angioplastie- und Atherektomie-Prozeduren besteht darin, den Führungsdraht so durch die Stenose zu bewegen, daß ein aufblasbarer Ballon oder eine Schneidvorrichtung inner halb oder in Nähe der Stenose positioniert werden können. Ein stenotisches Segment eines Blutgefäßes stellt einen verengten und oft gewundenen Pfad dar, durch den der Führungsdraht vorwärtsbewegt werden muß. In einigen Fällen kann das stenotische Segment des Blutgefäßes beinahe vollständig mit arterosklerotischer Plaque blockiert (d. h., okkludiert) sein. Falls das distale Ende des Führungsdrahts mit der Stenose an einer Stelle in Berührung kommt, an der keine Öffnung besteht, muß das distale Ende des Führungsdrahts lateral bewegt werden, um eine Öffnung zu finden, oder es muß eine Öffnung geschaffen werden. Einige derzeit bekannte Systeme sehen eine Schwingung oder Vibration des Führungsdrahts in Längsrichtung vor, um zu bewirken, daß das distale Ende des Drahts in einer Art Pick- bzw. Stochervorgang (picking action) eine Öffnung erzeugt. Der Erfolg dieses Manövers hängt davon ab, ob der Draht steif genug ist, um das stenotische Material zu durchdringen. Die Längsschwingungen sind bei der lateralen Bewegung des distalen Endes des Führungsdrahts, um eine schon bestehende Öffnung herauszusuchen, nicht sehr wirksam.
• Darüber hinaus muß der Führungsdraht, wenn er die Blutgefäße passiert, durch zahlreiche Windungen und Kurven hindurch. An jeder Windung oder selbst schon an einer leichten Krümmung liegt der Führungsdraht über eine erhebliche Wegstrecke seiner Länge mit der Blutgefäßwand in direktem Kontakt. In der Tat befindet sich der Führungsdraht mit der Blutgefäßwand über einen signifikanten Teil seiner eingeführten Länge in direktem Kontakt mit dem Blutgefäß, und die Kontaktkraft mit der Wand ist an Windungen und Kurven erhöht. Dieser Kontakt tritt auch zwischen der Seite des Drahts und dem stenotischen Material auf, wenn der distale Abschnitt des Drahts die Stenose passiert. Sobald der Draht beginnt, das Blutgefäß zu passieren, wobei er die Wand an einer gegebenen Stelle kontaktiert, neigt er dazu, an dieser Stelle in fortgesetztem Kontakt mit der Wand während des Großteils der Zeitspanne, während der die Drahteinführung durchgeführt wird, zu verbleiben. Wenn daher der Arzt den Führungsdraht durch das Blutgefäß vorwärtsbewegt, zieht er über einen Großteil seiner eingeführten Länge an der Gefäßwand, wobei dieser Zug während der gesamten Drahteinführprozedur im wesentlichen kontinuierlich erfahren wird. Dies bedeutet, daß jede Minute der vom Arzt versuchten zusätzlichen Weiterbewegung durch Reibungswiderstand über den Großteil der Länge des eingeführten Drahts Widerstand geleistet wird. Dieser sich aus der Reibung zwischen dem Draht und der Wand oder zwischen dem Draht und der Stenose ergebende Widerstand trägt erheblich zu der Schwierigkeit beim Vorwärtsbewegen des Führungsdrahts durch das Blutgefäß und letztendlich durch die Stenose bei. Solche Probleme können auf vielen anderen Gebieten mit vielen anderen Arten von röhrenförmigen Gefäßen angetroffen werden.
• Die EP-A-588 463 (InterVentional Technologies, Inc.) bezieht sich auf eine Schwingungsvorrichtung für einen Führungsdraht, der zum Großteil eine Längsschwingung eines Führungsdrahts zu erzielen scheint, um die Vorwärtsbewegung durch eine Stenose zu erleichtern.
• Systeme, die versuchen, die Vorwärtsbewegung des Führungsdrahts durch Vibration oder Schwingung des Drahts in Längsrichtung zu unterstützen, mildern das Problem des Reibungswiderstands nicht ab, da die Vibrationen oder Schwingungen in Längsrichtung des Drahts den physikalischen Umfang des Kontakts zwischen dem Draht und der Gefäßwand nicht reduzieren und auch die Kontaktzeit zwischen dem Draht und der Wand nicht reduzieren. Die Vibrationen in Längsrichtung schaffen bestenfalls einen kontinuierlichen Gleitkontakt zwischen dem Draht und der Gefäßwand.
• Demgemäß erkennt die vorliegende Erfindung den Bedarf an einer Vorrichtung, die eine Verringerung des Reibungswiderstands an einer Gefäßwand ermöglicht, um eine leichte Bewegung des Führungsdrahts durch das Blutgefäß zu unterstützen. Die vorliegende Erfindung zieht auch die Möglichkeit der Reduzierung dieses Reibungswiderstands durch Verringern des physikalischen Kontaktbereichs zwischen dem Führungsdraht und der Gefäßwand und durch Verringern der Kontaktzeit zwischen dem Draht und der Wand in Betracht. Sowohl der physikalische Kontaktbereich als auch die Kontaktzeit werden durch Einführen peitschenartiger Quervibrationen in den Führungsdraht reduziert.
• Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Vorwärtsbewegen eines Führungsdrahts durch quergerichtete Vibration des Führungsdrahts bereitzustellen, so daß der Führungsdraht leichter durch ein enges röhrenförmiges Blutgefäß und durch ein blockiertes Segment eines Blutgefäßes bewegt werden kann. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Vorwärtsbewegen eines Führungsdrahts bereitzustellen, die relativ leicht und kostengünstig auszuführen ist.
ABRISS DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung bereit, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, und die in einem Verfahren zum Vorwärtsbewegen eines länglichen biegsamen Elements durch ein enges röhrenförmiges Blutgefäß nützlich ist, mit folgenden Schritten:
• Einführen eines Vorderendes eines biegsamen Elements in das röhrenförmige Blutgefäß; Vorwärtsbewegen des biegsamen Elements entlang des röhrenförmigen Blutgefäßes, bis ein Reibungswiderstand aus dem Kontakt zwischen einer ersten Mehrzahl von Punkten entlang dem biegsamen Element und einer zweiten Mehrzahl von entsprechenden Punkten entlang der Wand des Blutgefäßes entsteht; und Überwinden des Widerstands durch wiederholtes Verschieben der ersten Mehrzahl von Punkten weg von der zweiten Mehrzahl entsprechender Punkte, wodurch die Kontaktlänge zwischen dem biegsamen Element und der Gefäßwand reduziert wird und dadurch die Kontaktzeit zwischen der ersten Mehrzahl von Punkten und der zweiten Mehrzahl entsprechender Punkte reduziert wird.
• Das Verfahren kann ohne weiteres anhand eines Beispiels in bezug auf Angioplastie- oder Atherektomie- Prozeduren veranschaulicht werden. Das Verfahren beginnt einfach mit der Einführung des Führungsdrahts in das Blutgefäß, gefolgt von der Vorwärtsbewegung durch das Blutgefäß zu dem stenotischen Segment. Während der Vorwärtsbewegung kann eine Vibrationsvorrichtung verwendet werden, um den Führungsdraht zu halten und mit einer peitschenartigen Betätigung in Vibration zu versetzen, um eine sinusartige Welle in dem Draht zu erzeugen, so daß er leichter durch das Blutgefäß und durch das stenotische Segment geschoben werden kann. Die sinusartige Welle kann eine wandernde Welle oder eine stehende Welle sein, je nach dem Biegemodul des Führungsdrahts, der Frequenz der Schwingung und dem Dämpfungseffekt des Katheters und des Blutgefäßes, durch das der Führungsdraht hindurchgeht, ebenso wie dem Dämpfungseffekt des Fluids im Blutgefäß.
• Die Vibrationsvorrichtung sollte so ausgestaltet sein, daß sie durch den Arzt oder anderes medizinisches Personal während der medizinischen Prozedur in der Hand gehalten werden kann. Sie sollte aus einer an einer Klemme befestigten Quelle von Schwingbewegung bestehen. Die Klemme bzw. das Klemmelement wird dazu gezwungen, mit einer Drehbewegung zu vibrieren oder zu schwingen, was bewirkt, daß das Klemmelement sich um eine Achse dreht, die im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Drahts ist. Die Quelle der Schwing-/Drehbewegung sollte für einen intermittierenden Betrieb je nach Erfordernis selektiv eingeschaltet werden können. Im Einsatz kann der Führungsdraht lösbar innerhalb des Klemmelements angeordnet und neu positioniert oder durch das Klemmelement vorwärtsbewegt werden, während der Führungsdraht in Vibration versetzt und durch die Stenose geschoben wird.
• Die neuartigen Merkmale der Vorrichtung dieser Erfindung sind am besten aus den beigefügten Zeichnungen in Zusammenhang mit der begleitenden Beschreibung verständlich, wobei sich ähnliche Bezugsziffern auf ähnliche Teile beziehen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Es zeigen:
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer exemplarischen Vibrationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung,
• Fig. 2 eine Seitenansicht der Vibrationsvorrichtung gemäß Fig. 1,
• Fig. 3 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht der Vibrationsvorrichtung gemäß Fig. 1, welche den Aufbau der Vorrichtung zeigt,
• Fig. 4 eine vergrößerte schematische Schnittansicht eines stenotischen Segments eines Blutgefäßes zur Darstellung eines vibrierenden Führungsdrahts, der durch ein stenotisches Segment eines Blutgefäßes geschoben wird,
• Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Vibrationsmotors und eines Abschnitts eines Klemmelements der Vibrationsvorrichtung von Fig. 1 zur Darstellung der mechanischen Kopplung der Klemme mit dem Motor,
• Fig. 6 ein elektrisches Schaltschema einer Steuerschaltung für die Vibrationsvorrichtung,
• Fig. 7 ein elektrisches Schaltschema einer anderen Ausführungsform der Steuerschaltung für eine Vibrationsvorrichtung mit aufladbaren Batterien,
• Fig. 8 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht des Klemmelements der Vibrationsvorrichtung, und
• Fig. 9 eine Aufsicht auf die Klemme.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• In den Fig. 1 und 2 ist eine Art von Vibrationsvorrichtung zur Verwendung bei der Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. Die hier gezeigte Vorrichtung gibt nur ein Beispiel einer Art und Weise zur Erzielung der Art von peitschenartiger Vibration des Führungsdrahts, die bei der Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung von Nutzen ist. Es können auch andere Vorrichtungen entwickelt werden, um diese Art von Vibration zu erzeugen. Die dargestellte Vorrichtung 10 wird zwar mit elektrischer Energie versorgt, es können jedoch auch andere Arten von Energie, z. B. komprimiertes Gas, als Antriebskraft zur Betätigung der Vorrichtung verwendet werden. Die Vibrationsvorrichtung 10 ist so eingerichtet, daß sie einen länglichen, flexiblen Führungsdraht 12 halten und in Vibration versetzen kann, der in irgendeiner Prozedur verwendet werden kann, bei der der Führungsdraht 12 durch ein blockiertes oder okkludiertes Segment eines engen Blutgefäßes geschoben wird. Die Verwendung der Vibrationsvorrichtung 10 ist jedoch nicht auf einen massiven Führungsdraht 12 beschränkt, sondern kann auch zur Bewegung anderer Vorrichtungen, z. B. eines Hohldrahts oder eines länglichen, flexiblen Katheters durch ein enges, röhrenförmiges Gefäß verwendet werden.
• Gemäß Fig. 3 umfaßt die Vibrationsvorrichtung 10 ein Gehäuse 14, eine Halteeinrichtung in der Form eines Klemmelements 16, das drehbar am Gehäuse 14 angebracht ist, um den Führungsdraht 12 festzuhalten, sowie eine Vibrationseinrichtung 18 in der Form eines Motors 20 und eine Steuerschaltung 22, um die Klemme 16 und den innerhalb der Klemme 16 positionierten Führungsdraht 12 in Vibration zu versetzen.
• Das Gehäuse 14 ist so eingerichtet, daß es vom Arzt in der Hand gehalten werden kann, während der Führungsdraht 12 durch das Blutgefäß geschoben wird. Das Gehäuse 14 ist so dimensioniert und geformt, daß es leicht in die Hand einer Bedienungsperson paßt, während der Führungsdraht 12 und die Klemme 16 betätigt werden. Das Gehäuse 14 weist eine allgemein rechteckige Außenumfangskonfiguration auf und ist, wie Fig. 3 zeigt, in zwei zueinander passenden Hälften ausgebildet. Das Gehäuse 14 kann aus einem robusten, reinigungsfähigen Material wie Kunstharzpreßstoff geformt sein.
• Gemäß Fig. 3 umfaßt das Gehäuse 14 einen oberen Abschnitt 24 und einen dazu passenden unteren Abschnitt 26. Der obere Abschnitt 24 und der untere Abschnitt 26 des Gehäuses 14 sind im wesentlichen spiegelbildlich zueinander ausgebildet. Dieser Aufbau umfaßt eine Umfangskante 28, die sich allgemein senkrecht von einer oberen zu einer unteren Oberfläche des Gehäuses 14 erstreckt, sowie ein Paar Innenrippen 30, 32. Wenn der obere Abschnitt 24 des Gehäuses mit dem unteren Abschnitt 26 zusammengebaut ist, bildet die Anordnung der Innenrippen 30, 32 drei voneinander getrennte Abteile bzw. Kammern im Innern des geschlossenen Gehäuses 14.
• Ein erstes, im Innern des geschlossenen Gehäuses 14 ausgebildetes Abteil 34 nimmt eine gedruckte Leiterplatte 62 mit der Steuerschaltung 22 für den Motor 20 auf. Das Steuerschaltungsabteil 34 entspricht der Außenumfangsform der gedruckten Leiterplatte 62 für die Steuerschaltung 22. In jeder Ecke des Steuerschaltungsabteils 34 sind dreieckig geformte Abstandhalter (standoffs) 36 zum Montieren der gedruckten Leiterplatte 62 innerhalb des Steuerschaltungsabteils 34 ausgebildet. Eine Ausnehmung 38 ist in der Innenrippe 30 (oben und unten) ausgebildet, die eine Seite des Steuerschaltungsabteils 34 bildet. Wenn der obere Abschnitt 24 und der untere Abschnitt 26 des Gehäuses 14 zusammengebaut sind, bildet die Ausnehmung 38 in der Innenrippe 30 eine Öffnung für eine elektrische Verdrahtung 39 von der Leiterplatte 62 zum Motor 20.
• Ein zweites, im geschlossenen Gehäuse 14 ausgebildetes Abteil 40 nimmt den Motor 20 auf. Das Motorabteil 40 ist allgemein von rechteckiger Form und entspricht der Außenumfangsform des Motors 20. Eine Ausnehmung 44 ist in der Innenrippe 32 (oben und unten) ausgebildet, die eine Seite des Motorabteils 40 bildet.
• Wenn der obere Abschnitt 24 und der untere Abschnitt 26 des Gehäuses 14 zusammengebaut sind, bildet die Ausnehmung 44 in der Innenrippe 32 eine Öffnung für eine Ausgangswelle 49 des Motors 20. Die Ausgangswelle 49 dreht ein erstes Kegelzahnrad 51, das mit einem zweiten Kegelzahnrad 53 in Eingriff steht. Das zweite Kegelzahnrad 53 dreht eine Antriebswelle 47, welche in Kontakt mit der Klemme 16 steht und dieser eine Vibrationsbewegung erteilt, wie später erläutert wird. Dies versetzt einen an der Klemme 16 gesicherten Führungsdraht 12 in eine schwingende Drehbewegung.
• Ein drittes im geschlossenen Gehäuse 14 ausgebildetes Abteil 45 nimmt die ersten und zweiten Kegelzahnräder 51, 53 sowie einen Bügel bzw. eine Auflage 55 auf, welche die Antriebswelle 47 festhält. Ein viertes Abteil 46 nimmt teilweise die Klemme 16 für den Führungsdraht 12 auf. Das Klemmenabteil 46 ist allgemein von rechteckiger Form und entspricht in der Form der Außenumfangsform der Klemme 16, wobei es für die Klemme 16 Raum läßt, sich zu drehen, wenn sie vibriert. Die Klemme 16 ist drehbar innerhalb des Klemmenabteils 46 für eine schnelle Dreh-/Schwingbewegung oder Vibrationsbewegung angebracht.
• Ein Drehzapfen 57 steht von der Unterseite der Klemme 16 nach unten vor und bildet eine Drehachse 61 für die Klemme 16. Der Drehzapfen 57 paßt in ein Zapfenloch 59 in der Unterseite 50 des Klemmenabteils 46. Das Zapfenloch 59 bildet demnach ebenfalls die Drehachse 61. Ein Abschnitt des Unterteils 50 des Klemmenabteils 46 steht aus dem Gehäuse 14 nach außen vor, so daß die Drehachse 61 im wesentlichen senkrecht zum Führungsdraht 12 ausgerichtet werden kann. Ein gekrümmter Führungskanal 48 ist innerhalb des Klemmenabteils 46 angeordnet, um die Klemme 16 für eine Drehbewegung in diesem Führungskanal 48 zu führen bzw. einzuspannen. Das Zentrum der Krümmung des Führungskanals 48 befindet sich auf der Drehachse 61 des Zapfenlochs 59. Das Klemmenabteil 46 ist so dimensioniert, daß es geringfügig größer als die Klemme 16 ist, so daß die Klemme 16 einen Drehbewegungsbereich innerhalb des Klemmenabteils 46 hat. Darüber hinaus sind, wie vorher schon, Ausnehmungen in den Umfangskanten 28 des oberen Abschnitts 24 und des unteren Abschnitts 26 des Gehäuses 14 ausgebildet, so daß im zusammengebauten oder geschlossenen Gehäuse 14 eine Öffnung für die Klemme 16 gebildet wird.
• Die Klemme 16 ist innerhalb des Klemmenabteils 46 des Gehäuses 14 angebracht und mit der Antriebswelle 47 gekoppelt. Die Antriebswelle 47 weist eine exzentrische Verlängerung 65 auf, die sich von einem Rand bzw. einer Kante der Antriebswelle 47 parallel zur Längsachse der Antriebswelle 47 erstreckt. Gemäß Fig. 9 weist das Unterteil der Klemme 16 eine gekrümmte Führungsrippe 52 auf, die sich von dieser erstreckt, wobei die Führungsrippe 52 so geformt ist, daß sie in den Führungskanal 43 im Klemmenabteil 46 paßt. Die Führungsrippe 52 hat das Zentrum der Krümmung auf der Drehachse 61 des Drehzapfens 57, wobei ein Krümmungsradius identisch mit dem des Führungskanals 48 ist. Die Führungsrippe 52 weist eine geringfügig geringere Länge als die des Führungskanals 48 auf. Die Klemme 16 ist damit frei, sich zunächst in einer Richtung und dann in der anderen Richtung entlang des durch den Führungskanal 48 festgelegten gekrümmten Pfads zu drehen.
• Beim Einsatz der Vibrationsvorrichtung 10 wird die Klemme 16 durch den Motor 20 so angetrieben, daß sie entlang dem Führungskanal 48 schwingt. Dies liefert die Dreh-/Schwingbewegung, die dann dem Führungsdraht 12 als Peitschenbewegung vermittelt wird. Die Dreh-/Schwing bewegung der Klemme 16 ist auf eine einzige Ebene beschränkt, die parallel zur Ebene der Bodenfläche des Klemmenabteils 46 ist, da sich die Klemme 16 nur in einer einzigen Ebene frei bewegen kann und in einer zur Bodenfläche des Klemmenabteils 46 senkrechten Ebene nicht bewegbar ist. Die Dimensionierung des Klemmenabteils 46 verhindert diese senkrechte Bewegung der Klemme 16. Die Peitschenbewegung des Führungsdrahts 12 kann in derselben Ebene stattfinden wie die Vibrationsbewegung der Klemme 16, weiter unten am Führungsdraht 12 kann die Peitschenbewegung jedoch in einer beliebigen Ebene oder in einer konstant wechselnden Ebene an irgendeinem gegebenen Punkt stattfinden.
• Fig. 5 stellt die mechanische Kopplung der Klemme 16 mit dem Motor 20 dar. Die Klemme 16 ist mit einem abgestuften oder Senkungsschlitz 82 ausgebildet, der so konfiguriert ist, daß er mit der Antriebswelle 47 und der exzentrischen Verlängerung 65 zusammenpaßt. Die Länge des Senkungsschlitzes 82 ist größer als der Durchmesser der Antriebswelle 47. Die Breite des Mittelabschnitts des Senkungsschlitzes 82 ist im wesentlichen dieselbe wie der Durchmesser der exzentrischen Verlängerung 65. Die Breite des versenkten Abschnitts des Schlitzes 82 ist größer als eine Distanz, die das Doppelte des Durchmessers der Antriebswelle 47 weniger die Breite des Mittelabschnitts des Schlitzes 82 beträgt. Dies bietet einen lateralen Raum für die Antriebswelle 47, wenn die Klemme 16 schwingt. Die Drehbewegung der exzentrischen Verlängerung 65 wird in eine Dreh-/Schwingbewegung der Klemme 16 um die Drehachse 61 umgesetzt, wie durch den Doppelpfeil 83 in Fig. 5 angedeutet ist.
• Gemäß den Fig. 3 und 8 weist die Klemme 16 eine stationäre untere Klemmenbacke 54 und eine bewegliche obere Klemmenbacke 56 zum lösbaren Halten des Führungs drahts 12 auf. Die obere Backe ist an der unteren Backe 54 über einen Gelenkstift 88 gelenkig angebracht. Ein Federelement 86 belastet die obere Backe 56 in einer Verschlußrichtung gegen die untere Backe 54 der Klemme 16 vor. In Schlitzen 90 und 92, die in der oberen Backe 56 bzw. der unteren Backe 54 der Klemme 16 ausgebildet sind, sind federnde Kontaktelemente 58 aus einem Material wie Urethan oder Gummi, angebracht. Die Kontaktelemente 58 müssen eine ausreichende Steifigkeit aufweisen, um dem Führungsdraht 12 die gewünschte Schwingungsfrequenz zu vermitteln.
• Bei dieser Anordnung kann der Führungsdraht 12 zwischen der oberen Backe 56 und der unteren Backe 54 durch Kontakt mit den federnden Kontaktelementen 58 eingeklemmt oder gehalten werden. Gemäß Fig. 2 erstreckt sich die Klemme 16 von einer Seitenwand 60 des Gehäuses 14 und ist so positioniert, daß die obere Backe 56 der Klemme 16 durch den Arzt betätigt werden kann, während die Vibrationsvorrichtung 10 in der Hand des Arztes gehalten wird. Damit kann ein Vibrations- Führungsdraht 12 kontinuierlich durch das Blutgefäß unter Verwendung der Klemme 16 zum alternierenden Halten und Freigeben des Führungsdrahts 12 vorwärtsbewegt werden.
• In Fig. 6 ist eine geeignete Steuerschaltung 22 für die Vibrationsvorrichtung 10 dargestellt. In ihrer einfachsten Form umfaßt die Steuerschaltung 22 eine Energiequelle, wie z. B. eine Batterie 64, und einen normalerweise geöffneten Ein-/Ausschalter 66 zum Betätigen des Motors 20. Die Batterie 64 kann beispielsweise eine wegwerfbare AA-1,5-Volt-Alkalibatterie sein. Es können zwei solche Batterien 64 miteinander gekoppelt werden, um eine 3-Volt-Energiequelle bereitzustellen. Alternativ können gemäß Fig. 7 wiederaufladbare Batterien 63 bei einer Steuerschaltung 22' verwendet werden. Diese Wieder auflade-Steuerschaltung 22' weist Dioden 68 sowie ein induktives Element 84 auf. Diese letztere Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt'. Anstelle der Batterien könnte eine externe Stromleitung verwendet werden, oder es könnte ersatzweise Druckluft oder irgendeine andere Antriebskraft angewandt werden.
• Gemäß Fig. 3 sind die elektrischen Komponenten der Steuerschaltung 22 oder 22' für die Vibrationsvorrichtung 10 auf der gedruckten Leiterplatte 62 angebracht. Ein extern angebrachter Druckknopf 70 betätigt den Ein-/Ausschalter 66 zur Betätigung des Motors 20. Eine Öffnung 72 ist im oberen Abschnitt 24 des Gehäuses 14 für den Zugang zum Druckknopf 70 ausgebildet. Die gedruckte Leiterplatte 62 umfaßt auch einen Verbinder 75, der eine Verdrahtung 39 vom Motor 20 mit auf der gedruckten Leiterplatte 62 befindlichen Komponenten verbindet.
• Wie schon erwähnt wurde, ist der Motor 20 eingerichtet, um mit der Klemme 16 in Eingriff zu kommen und die Klemme 16 sowie einen in der Klemme 16 festgehaltenen Führungsdraht 12 in eine Dreh-/Schwingbewegung zu versetzen. Ein geeigneter Motor 20 hat Kleinmotorleistung und dreht sich mit einer relativ hohen Drehzahl, vorzugsweise 7500 U/min oder mehr. Falls die Kegelzahnräder 51, 53 gleiche Anzahlen von Zähnen aufweisen, ergibt diese Motordrehzahl eine Schwingungsfrequenz der Klemme 16 von mindestens 125 Hz. Die Frequenz, mit der die Klemme 16 und der Führungsdraht 12 vibrieren, ist direkt proportional zur Drehfrequenz der Ausgangswelle 49 des Motors 20. Im Gegensatz zum Klemmelement 16, das nur in einer einzigen Ebene schwingen bzw. vibrieren kann, vibriert der Führungsdraht 12 innerhalb des Blutgefäßes in drei Dimensionen. Ungeachtet der Ebene, in der der Führungsdraht 12 an einer gegebenen Stelle vibriert, verläuft die Schwingungsrichtung zum Großteil quer zur Längsachse des Führungsdrahts 12, mit einer relativ kleinen longitudinalen Komponente, was eine peitschenartige Wirkung ergibt, um die Vorwärtsbewegung durch das Blutgefäß oder durch eine Stenose zu erleichtern.
• In Fig. 4 ist die Vibrationsvorrichtung 10 beispielhaft bei der Anwendung in einem Blutgefäß veranschaulicht. Ein Blutgefäß, wie z. B. eine Arterie 74, weist ein stenotisches Segment 76 auf, in dem sich eine Ansammlung arterosklerotischer Plaque 78 befindet. Um eine Angioplastie- oder Atherektomie-Prozedur auszuführen, muß ein Führungsdraht 12 entlang dem Blutgefäß vorwärtsbewegt und durch das stenotische Segment 76 geschoben werden, um einen aufblasbaren Ballon oder eine Schneidvorrichtung innerhalb des stenotischen Segments 76 zu plazieren. Zunächst wird der Führungsdraht 12 in die Arterie 74 unter Verwendung eines Einführungskatheters 80, der perkutan in die Arterie 74 eingesetzt wird, plaziert. Der Führungsdraht 12 kann dann unter Anwendung gut bekannter Techniken, wie z. B. einer radiologischen Spurführung, durch die Arterie 74 zu dem stenotischen Segment 76 der Arterie 74 dirigiert werden. Der Führungsdraht 12 kann konkret mit einer radiopaquen Spitze 84 an seinem distalen Ende ausgebildet sein, um eine solche Prozedur zu erleichtern.
• Ein Abschnitt des Führungsdrahts 12 kann an der Klemme 16 der Vibrationsvorrichtung 10 so befestigt werden, daß der Führungsdraht 12 in Vibration versetzt und entlang dem Blutgefäß und durch das stenotische Segment 76 der Arterie 74 vorgeschoben werden kann. Da der Führungsdraht 12 in Querrichtung schwingt, wird der Umfang eines Kontakts zwischen dem Draht 12 und der Arterienwand erheblich reduziert, wobei ein Kontakt im wesentlichen nur an den Spitzen der sinusartigen Wellen stattfindet. Der überwiegende Teil der Drahtlänge befindet sich zu jedem Zeitpunkt zwischen den Spitzen, so daß der Umfang an Kontakt zwischen dem Draht und der Gefäßwand erheblich verringert wird. Die Kontaktzeit wird ebenfalls wesentlich reduziert, wobei jeder Kontakt zwischen dem Draht und der Gefäßwand nur einen Augenblick lang andauert. Daher ist jeder gegebene Punkt am Draht einem Kontakt mit der Gefäßwand im Vergleich zu den langen Zeitspannen zwischen Kontakten, in denen der gegebene Punkt kontaktfrei ist, nur für eine sehr kurze Zeit ausgesetzt. Jede schrittweise Vorwärtsbewegung des Drahts während der freien Zeit zwischen Kontakten ist an dem gegebenen Punkt vollständig frei von Reibungswiderstand. Dieser verringerte Umfang an Kontakt und an Kontaktzeit ergibt eine erhebliche Verringerung im Reibungswiderstand, wenn der Draht durch das Blutgefäß vorwärtsbewegt wird.
• Ein Aufbau von Plaque 78 in der Arterie 74 würde es normalerweise erschweren, den Führungsdraht 12 durch das stenotische Segment 76 zu bringen. Durch selektives Betätigen des Motors 20 zur Vibration des Führungsdrahts 12 ist der Arzt jedoch leichter dazu in der Lage, den Führungsdraht 12 durch die Plaque 78 zu dirigieren. Das Ende des vibrierenden Führungsdrahts 12 bewegt sich effektiv lateral, um einen offenen Kanal durch die Plaque 78 zu finden, oder als Alternative schneidet sich das Drahtende durch die kombinierte Längs- und Querbewegung seinen eigenen Weg durch die Plaque. Dies kann zumindest teilweise aus einer Peitschenbewegung des distalen Endes des Führungsdrahts 12 resultieren.
• Die Klemme 16 der Vibrationsvorrichtung 10 kann zum Halten des Führungsdrahts 12 verwendet werden, während dieser durch das Blutgefäß oder das stenotische Segment vorwärtsbewegt wird, und um den Führungsdraht 12 alter nierend festzuhalten und freizugeben, während das proximale Ende des Führungsdrahts 12 in bezug auf die Vibrationsvorrichtung 10 neu plaziert wird. Während dieser Prozedur wird die Vibrationsvorrichtung 10 in der Hand des Arztes gehalten. Der Arzt betätigt den Druckknopf 70, welcher den Motor 20 steuert, und manipuliert den Führungsdraht 12 und die Klemme 16 je nach Erfordernis.
• Das Verfahren der vorliegenden Erfindung bietet damit eine verbesserte Methode der Vorwärtsbewegung eines Drahts.
• Das spezielle Verfahren zur Vorwärtsbewegung eines Führungsdrahts, wie es hier dargestellt und im Detail offenbart wurde, ist in der Lage, die Aufgaben zu erfüllen und die Vorteile bereitzustellen, wie sie vorstehend festgestellt wurden, es versteht sich jedoch, daß dieses spezielle Verfahren nur der Veranschaulichung der derzeit bevorzugten Umsetzung der Erfindung in die Praxis dient. Des weiteren versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Weise eingeschränkt werden soll, und daß andere Abwandlungen dieser Vorrichtung, die im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen, möglich sind.

Claims (8)

1. Vibrationsvorrichtung für ein längliches, biegsames Element zum Erleichtern der Bewegung eines biegsamen Elements durch ein Blutgefäß und durch ein blockiertes Segment eines Blutgefäßes, wobei die Vorrichtung umfaßt:

ein Klemmelement (16) zum lösbaren Halten eines länglichen, biegsamen Elements (12) und eine Schwingungseinrichtung (18),

dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationseinrichtung (18) mit dem Klemmelement (16) gekoppelt ist, um das Klemmelement (16) in Schwingung zu versetzen und um auf das biegsame Element (12) im wesentlichen eine transversale Schwingung aufzubringen, wobei die transversale Schwingung eine im wesentlichen sinusartige Schwingung ist.

2. Vibrationsvorrichtung für ein längliches, biegsames Element gemäß Anspruch 1, wobei das Klemmelement (16) so eingerichtet ist, daß es im Gebrauch eine Repositionierung oder einen Vorschub des biegsamen Elements durch das Klemmelement (16) ermöglicht.

3. Vibrationsvorrichtung für ein längliches, biegsames Element gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Klemmelement (16) einen oberen Backen (56) aufweist, der gelenkig an einem unteren Backen (54) angebracht ist.

4. Vibrationsvorrichtung für ein längliches, biegsames Element gemäß Anspruch 3, wobei der obere Backen (56) und der untere Backen (54) ein elastische Kontaktelement (58) aufweisen.

5. Vibrationsvorrichtung für ein längliches, biegsames Element gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich das Klemmelement (16) um eine Dreh-/Schwenkachse (61) dreht/schwenkt.

6. Vibrationsvorrichtung für ein längliches, biegsames Element gemäß Anspruch 5, wobei die Dreh-/Schwenkachse (61) im wesentlichen senkrecht auf eine Längsachse des biegsamen Elements (12) ausgerichtet ist.

7. Vibrationsvorrichtung für ein längliches, biegsames Element gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner ein Gehäuse (14) aufweisend, das von der menschlichen Hand gehalten werden kann.

8. Vibrationsvorrichtung für ein längliches, biegsames Element gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das biegsame Element (12) ein massiver Führungsdraht, ein hohler Draht oder ein länglicher, biegsamer Katheter ist.