EP0860004B1

Phased array ultrasound system and method for cardiac ablation

Abstract

This record has no abstract on file.

EP0860004B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 7

Term

Term ended

Expired 22 October 2016, 9.9 years ago.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Expired
  5. Today

11 claims: 11 independent, 0 dependent

  1. 1
    An ultrasound system (10) for performing cardiac ablation on a patient (28), said ultrasound system (10) comprising:an array (16) adapted for external positioning relative to the body of the patient (28), said array (16) including a plurality of ultrasound transducers (20) capable of producing ultrasonic energy in the form of a focused ultrasound beam (22), said beam (22) being of sufficient energy to ablate a predetermined cardiac tissue volume (24) of the patient (28);locating means (42) for identifying and locating the predetermined treatment volume where cardiac ablation is to be performed;control means (12) for producing phased electrical control signals controlling production of phased ultrasound waves by individual ones of said transducers (20), said ultrasound waves cooperating to form said beam (22);drive means (14) coupled to said control means (12) and said transducers (20) for driving said transducers (20), said drive means (14) amplifying said control signals and producing individual channels of phased electrical current, said electrical current being applied to individual ones of said transducers (20) in accordance to said control signals;andfocus correcting means (18) for refocusing said beam (22) after defocusing by acoustical aberrations resulting from inhomogeneous tissue (30, 32, 34, 36) between said array (16) and the predetermined cardiac tissue volume (24), said focus correcting means (18) including sensor means (44) for sensing said waves produced by said transducers (20) after said waves have encountered said aberrations, said sensor means (44) being coupled to said control means (12) and providing feedback signals thereto indicative of said aberrations, whereby said control means (12) determines and communicates compensating control signals to said drive means (14) which accordingly drive said transducers (20) in response thereto so as to produce and form a refocused beam (22) on said predetermined cardiac tissue volume (24) thereby compensating for said acoustical aberrations and enabling cardiac ablation to be performed. Système à ultrasons (10) pour effectuer une ablation cardiaque sur un patient (28), ledit système à ultrasons (10) comprenant : un réseau (16) adapté pour un positionnement externe par rapport au corps d'un patient (28), ledit réseau (16) comprenant une pluralité de transducteurs à ultrasons (20) capables de produire une énergie ultrasonore sous la forme d'un faisceau ultrasonore focalisé (22), ledit faisceau (22) ayant une énergie suffisante pour effectuer l'ablation d'un volume de tissu cardiaque prédéterminé (24) du patient (28) ;des moyens de localisation (42) pour identifier et localiser le volume de traitement prédéterminé où l'ablation cardiaque doit être effectuée ;des moyens de contrôle (12) pour produire des signaux de commande électriques déphasés contrôlant la production d'ondes ultrasonores déphasées par des transducteurs individuels parmi lesdits transducteurs (20), lesdites ondes ultrasonores coopérant afin de former ledit faisceau (22);des moyens de commande (14) couplés auxdits moyens de contrôle (12) et auxdits transducteurs (20) pour commander lesdits transducteurs (20), lesdits moyens de commande (14) amplifiant lesdits signaux de commande et produisant des canaux individuels de courant électrique déphasé, ledit courant électrique étant appliqué à des transducteurs individuels parmi lesdits transducteurs (20) conformément auxdits signaux de commande ;etdes moyens de correction de focalisation (18) pour refocaliser ledit faisceau (22) après défocalisation par des aberrations acoustiques résultant d'un tissu non homogène (30, 32, 34, 36) entre ledit réseau (16) et le volume de tissu cardiaque prédéterminé (24), lesdits moyens de correction de focalisation (18) comprenant des moyens formant capteur (44) pour détecter lesdites ondes produites par lesdits transducteurs (20) après que lesdites ondes aient rencontrés lesdites aberrations, lesdits moyens formant capteur (44) étant couplés auxdits moyens de contrôle (12) et fournissant des signaux de retour à ceux-ci indicatifs desdites aberrations, de telle manière que lesdits moyens de contrôle (12) déterminent et communiquent des signaux de commande de compensation auxdits moyens de commande (14) qui, en conséquence, commandent lesdits transducteurs (20) en réponse à ceux-ci de manière à produire et à former un faisceau refocalisé (22) sur ledit volume de tissu cardiaque prédéterminé (24), compensant de ce fait lesdites aberrations acoustiques et permettant d'effectuer l'ablation cardiaque. Ultraschallsystem (10) zum Durchführen einer Herzablation an einem Patienten (28), wobei das Ultraschallsystem (10) aufweist: Eine Anordnung (16) zur externen Positionierung relativ zum Körper des Patienten (28), wobei die Anordnung (16) mehrere Ultraschallwandler (20) aufweist, die dazu ausgelegt sind, Ultraschallenergie in Form eines fokussierten Ultraschall-Strahls (22) zu erzeugen, wobei der Strahl (22) ausreichend Energie aufweist, um ein vorbestimmtes Herzgewebevolumen (24) des Patienten (28) abzutragen;eine Lokalisierungseinrichtung (42) zum Identifizieren und Lokalisieren des vorbestimmten Behandlungsvolumens, an welchem die Herzablation durchgeführt werden soll;eine Steuereinrichtung (12) zum Erzeugen von phasengesteuerten elektrischen Steuersignalen zum Steuern der Erzeugung von phasengesteuerten Ultraschallwellen durch einzelne der Wandler (20), wobei die Ultraschallwellen zur Bildung des Strahl (22) zusammenwirken;eine Treibereinrichtung (14), die mit der Steuereinrichtung (12) und mit den Wandlern (20) verbunden ist, um die Wandler (20) zu treiben, wobei die Treibereinrichtung (14) die Steuersignale verstärkt und einzelne Kanäle von phasengesteuertem elektrischen Strom erzeugt, wobei der elektrische Strom an einzelne der Wandler (20) in Übereinstimmung mit Steuersignalen angelegt wird;undeine Fokuskorrektureinrichtung (18) zum Fokussieren des Strahls (22) nach seiner Defokussierung durch akustische Aberrationen, die aus inhomogenem Gewebe (30, 32, 34, 36) zwischen der Anordnung (16) und dem vorbestimmten Herzgewebevolumen (24) resultieren, wobei die Fokuskorrektureinrichtung (18) eine Sensoreinrichtung (44) zum Erfassen der Wellen aufweist, die durch die Wandler (20) erzeugt werden, nachdem die Wellen auf die Aberrationen getroffen sind, wobei die Sensoreinrichtung (44) mit der Steuereinrichtung (12) verbunden ist und ihre Kopplungssignale bereitstellt, die die Aberrationen anzeigen, wobei die Steuereinrichtung (12) Kompensationssteuersignale für die Antriebseinrichtung (14) ermittelt und kommuniziert, welche die Wandler (20) in Reaktion hierauf derart treiben, dass ein refokussierter Strahl (23) auf dem vorbestimmten Herzgewebevolumen (24) erzeugt und gebildet wird, wodurch die akustischen Aberrationen kompensiert werden und eine Herzablation durchgeführt werden kann.
  2. 2
    An ultrasound system (10) as set forth in Claim 1 wherein said focus correcting means (18) includes a catheter (46) and at least one sensor (44) supported thereon, said catheter (46) having a proximal end and a distal end with said distal end being adapted for insertion within the heart (26) of the patient (28) generally adjacent to said predetermined cardiac tissue volume (24). Système à ultrasons (10) selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de correction de focalisation (18) comprennent un cathéter (46) et au moins un capteur (44) supporté sur celui-ci, ledit cathéter (46) comportant une extrémité proximale et une extrémité distale, ladite extrémité distale étant adaptée pour être insérée dans le coeur (26) du patient (28) généralement à proximité dudit volume de tissu cardiaque prédéterminé (24). Ultraschallsystem nach Anspruch 1, wobei die Fokuskorrektureinrichtung (18) einen Katheder (46) und zumindest einen darauf getragenen Sensor (44) umfasst, wobei der Katheder (46) ein proximales Ende und ein distales Ende aufweist, wobei das distale Ende zur Einführung in das Herz (26) des Patienten (28) im wesentlichen benachbart zu dem vorbestimmten Herzgewebevolumen (24) ausgelegt ist.
  3. 3
    An ultrasound system (10) as set forth in Claim 2 wherein said sensor (44) is adapted to sense a phase distribution of said waves after encountering said acoustical aberrations, said sensor (44) also being coupled to said control means (12) to provide aberration feedback signals indicative of said phase distribution of said defocused beam (48). Système à ultrasons (10) selon la revendication 2, dans lequel ledit capteur (44) est adapté pour détecter une répartition de phase desdites ondes après qu'elles aient rencontré lesdites aberrations acoustiques, ledit capteur (44) étant également couplé auxdits moyens de contrôle (12) afin de fournir des signaux de retour d'aberration indicatifs de ladite répartition de phase dudit faisceau défocalisé (48). Ultraschallsystem nach Anspruch 2, wobei der Sensor (44) dazu ausgelegt ist, eine Phasenverteilung der Wellen zu erfassen, nachdem diese auf die akustischen Aberrationen betroffen sind, wobei der Sensor (44) außerdem mit der Steuereinrichtung (12) verbunden ist, um Aberrationsrückkopplungssignale bereitzustellen, welche die Phasenverteilung des defokussierten Strahls (48) anzeigen.
  4. 4
    An ultrasound system (10) as set forth in Claim 3 wherein said control means (12) is adapted to receive said aberration feedback signals, determine a compensating driving phase distribution and produce compensating control signals communicated to said drive means (14), said drive means (14) subsequently driving said transducers (20) according to said compensating control signals so as to produce ultrasound waves compensating for said aberrations and forming said refocused beam (22) on said predetermined cardiac tissue volume (24). Système à ultrasons (10) selon la revendication 3, dans lequel lesdits moyens de contrôle (12) sont adaptés pour recevoir lesdits signaux de retour d'aberration, déterminent une répartition de phase de commande de compensation et produisent des signaux de commande de compensation communiqués auxdits moyens de commande (14), lesdits moyens de commande (14) commandant par la suite lesdits transducteurs (20) conformément auxdits signaux de commande de compensation de manière à produire des ondes ultrasonores compensant lesdites aberrations et formant ledit faisceau refocalisé (22) sur ledit volume de tissu cardiaque prédéterminé (24). Ultraschallsystem nach Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung (12) dazu ausgelegt ist, die Aberrationsrückkopplungssignale zu empfangen, eine kompensierende Treiberphasen-Verteilung zu ermitteln und Kompensationssteuersignale zu erzeugen, die der Treibereinrichtung (14) kommuniziert werden, wobei die Treibereinrichtung (14) daraufhin die Wandler (20) in Übereinstimmung mit den Kompensationssteuersignalen derart treibt, dass Ultraschallwellen erzeugt werden, welche die Aberrationen kompensieren und den refokussierten Strahl (22) auf den vorbestimmten Herzgewebevolumen (24) erzeugen.
  5. 5
    An ultrasound system (10) as set forth in Claim 2 wherein said focus correcting means (18) includes a plurality of sensors (44). Système à ultrasons (10) selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens de correction de focalisation (18) comprennent une pluralité de capteurs (44). Ultraschallsystem nach Anspruch 2, wobei die Fokuskorrektureinrichtung (18) mehrere Sensoren (44) umfasst.
  6. 6
    An ultrasound system (10) as set forth in Claim 2 wherein said sensor (44) is a hydrophone sensor (44). Système à ultrasons (10) selon la revendication 2, dans lequel ledit capteur (44) est un capteur hydrophone (44). Ultraschallsystem nach Anspruch 2, wobei der Sensor (44) ein Hydrophonsensor (44) ist.
  7. 7
    An ultrasound system (10) as set forth in Claim 1 wherein said focus correcting means (18) includes a sensor (44) inserted within the patient (28). Système à ultrasons (10) selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de correction de focalisation (18) comprennent un capteur (44) inséré dans le patient (28). Ultraschallsystem nach Anspruch 1, wobei die Fokuskorrektureinrichtung (18) einen in den Patienten (28) eingeführten Sensor (44) umfasst.
  8. 8
    An ultrasound system (10) as set forth in Claim 1 wherein said focus correcting means (18) is adapted to be located externally of the patient (28) and said system (10) is wholly non-invasive. Système à ultrasons (10) selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de correction de focalisation (18) sont adaptés pour être positionnés à l'extérieur du patient (28) et ledit système (10) est totalement non invasif. Ultraschallsystem nach Anspruch 1, wobei die Fokuskorrektureinrichtung (18) dazu ausgelegt ist, außerhalb des Patienten (28) angelegt zu werden, und wobei das System (10) insgesamt nicht invasiv ist.
  9. 9
    An ultrasound system (10) as set forth in Claim 8 wherein said focus correcting means (18) includes an ultrasound sensing means (44) for sensing reflected portion of said beam (22) caused by said acoustical aberrations. Système à ultrasons (10) selon la revendication 8, dans lequel lesdits moyens de correction de focalisation (18) comprennent des moyens de détection d'ultrasons (44) pour détecter la partie réfléchie dudit faisceau (22) provoquée par lesdites aberrations acoustiques. Ultraschallsystem nach Anspruch 8, wobei die Fokuskorrektureinrichtung (18) ein Ultraschallerfassungseinrichtung (44) zum Erfassen eines reflektierten Teils des Strahls (22) umfasst, der durch die akustischen Aberrationen hervorgerufen ist.
  10. 10
    An ultrasound system (10) as set forth in Claim 8 wherein said focus correcting means (18) includes ultrasound sensing means (44) for sensing said beam after said beam encounters said acoustical aberrations. Système à ultrasons (10) selon la revendication 8, dans lequel lesdits moyens de correction de focalisation (18) comprennent des moyens de détection d'ultrasons (44) pour détecter ledit faisceau après que ledit faisceau ait rencontré lesdites aberrations acoustiques. Ultraschallsystem nach Anspruch 8, wobei die Fokuskorrektureinrichtung (18) ein Ultraschallerfassungseinrichtung (44) zum Erfassen des Strahls aufweist, nachdem der Strahl auf die akustischen Aberrationen getroffen ist.
  11. 11
    An ultrasound system (10) according to one or more of the claims 1 to 10, wherein said focus correcting means (18) is also used for refocusing said beam on said predetermined cardiac tissue volume (24), whereby said beam follows movement of said predetermined cardiac tissue volume (24) while performing ablation. Système à ultrasons (10) selon une ou plusieurs des revendications 1 à 10, dans lequel lesdits moyens de correction de focalisation (18) sont également utilisés pour refocaliser ledit faisceau sur ledit volume de tissu cardiaque prédéterminé (24), de telle manière que ledit faisceau suive le mouvement dudit volume de tissu cardiaque prédéterminé (24) alors que l'ablation est effectuée. Ultraschallsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Fokuskorrektureinrichtung (18) außerdem zum Refokussieren des Strahls auf dem vorbestimmten Herzgewebevolumen (24) genutzt wird, und der Strahl einer Bewegung des vorbestimmten Herzgewebevolumens (24) während der Durchführung der Ablation folgt.