DE69432448T2

DE69432448T2 - Ultraschallkatheter sensor

Info

Publication number: DE69432448T2
Application number: DE69432448T
Authority: DE
Inventors: J. Michael EBERLE; P. Gary RIZZUTI; F. Horst KIEPEN
Original assignee: Endosonics Corp
Current assignee: Endosonics Corp
Priority date: 1993-02-01
Filing date: 1994-01-14
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2014-01-15
Also published as: EP1327417A3; JP2005342535A; DE69435314D1; CA2235947A1; EP0750883A1; ATE481034T1; CA2133475A1; CA2235947C; JP3732854B2; DE69432448D1; WO1994017734A1; JP2006055649A; EP0637937A1; EP0637937B1; EP0750883B2; JPH07505820A; DE69430490D1; ATE216570T1; ATE236573T1; DE69430490T2

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Kathetersonde gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Ultraschallabbildung zum Bestimmen der verschiedenen Charakteristiken relativ kleiner Hohlräume und diese umgebender Fluide und Strukturen. Eine solche Kathetersonde ist aus US-A-4917097 bekannt.
Die Diagnose und Behandlung von vollständig oder teilweise blockierten Herzarterien ist ein wesentlicher Faktor bei den medizinischen Bemühungen zum Verhindern von Herzinfarkten. Ärzte haben Herzinfarkte, die von Arterienverstopfungen verursacht worden sind, welche durch den Aufbau von Ablagerungen an den Wänden der Koronararterien hervorgerufen worden sind, erfolgreich verhindert, und zwar durch die Anwendung der perkutanen transluminalen Koronar-Angioplastik (PTCA, allgemein als "Ballon-Angioplastik" bezeichnet). Die Ballon-Angioplastik umfasst das sorgfältige Einführen eines Katheters in den betroffenen Teil der Arterie. Nachdem festgestellt worden ist, dass der Ballonteil korrekt in der Arterie positioniert ist, bläst der Arzt den aufweitbaren Teil des Katheters auf, um den durch den Aufbau von Ablagerungen an der Arterienwand blockierten oder verengten Durchgang zu erweitern.
Der Bedarf an der Verwendung einer Abbildungsvorrichtung zum Erzeugen von Bildern von kleinen umschlossenen Bereichen, wie z. B. eines menschlichen Blutgefäßes, in für die Behandlung und Diagnose geeigneter Qualität auf einer zu Diagnosezwecken verwendeten Bildschirmvorrichtung steht außer Frage. Es ist gängig Praxis, eine sehr kleine Ultraschall-Abbildungsvorrichtung, die an dem Ende eines Katheters angebracht ist, zum Erzeugen eines Echtzeitbilds der Innenwände einer Koronararterie zu verwenden. Diese Vorrichtung wird hier als Ultraschallkatheter bezeichnet.
Bei den bekannten Ultraschallkathetern wird das gleiche Material für den Elektronikträger, auf dem eine Gruppe von elektronischen Komponenten angebracht ist, und für das Unterlagsmaterial für die Wandleranordnung verwendet. Ein Nachteil der bekannten Ultraschallkatheter ist die Schwierigkeit beim Finden eines Träger-/Unterlagsmaterials, das die physikalischen und akustischen Qualitäten bietet, die für eine vorteilhafte Verwendung als Träger für die Elektronik und Unterlagsmaterial für eine Wandleranordnung mit einem hochempfindlichen Wandlermaterial wünschenswert ist.
Die bekannte Ultraschall-Katheterstruktur bietet zwar den Vorteil einer einfachen Ausführung und Konstruktion, hat jedoch bestimmte Nachteile, die auf die besonderen und miteinander inkompatiblen Anforderungen an das Unterlagsmaterial und den Elektronikträger zurückzuführen sind. Es ist wünschenswert, dass der Elektronikträger für den Elektronikkörper starr ausgeführt und in der Lage ist, den von der Elektronik erzeugten hohen Temperaturen standzuhalten. Die bekannten Elektronikträgermaterialien, die die an den Elektronikkörper gestellten Anforderungen erfüllen, sind jedoch keine geeigneten Unterlagsmaterialien für die derzeit bevorzugten Wandleranordnungen mit hoch empfindlichen Bleizirkonattitan- (PZT-) Verbundstoffen.
Wenn die neuen empfindlicheren PZT-Verbundstoffe zusammen mit den bekannten Elektronikträgermaterialien als Unterlagsmaterial für den Wandler verwendet werden, tritt ein unerwünschtes Klingeln in der Wandleranordnung auf, wenn ein akustisches Signal von dem Katheter empfangen oder gesendet wird. Das durch das Klingeln erzeugte Signal vermindert die Qualität des von der Wandleranordnung gesendeten Signals und begrenzt die zu erwartenden Vorteile, die die Verwendung der empfindlicheren Wandlermaterialien in Ultraschallkathetern bietet. Die auf das Klingeln zurückzuführende verringerte Signalqualität beschränkt die von einem Ultraschallkatheter gebotene Bildqualität. Die beschränkte Bildqualität begrenzt den Nutzen des Ultraschallkatheters für die Abbildung zu klinischen und diagnostischen Zwecken.
Bei bekannten Ultraschallkathetern sind die Wandlerelektroden durch eine kapazitive Kleberschicht mit der Wandlerschicht gekoppelt. Wie oben erwähnt, werden PZT-Verbundstoffe mit einer relativ hohen Empfindlichkeit gegen akustische Signale als Ersatz für die zuvor verwendeten weniger empfindlichen ferroelektrischen Polymer-Wandlermaterialien in Betracht gezogen. Obwohl die PZT-Materialien im Vergleich zu ferroelektrischen Copolymeren eine bessere Empfindlichkeit aufweisen, haben sie auch eine höhere dielektrische Konstante. Die mit den neuen PZT-Verbundstoffen in Zusammenhang stehende verringerte Impedanz (oder erhöhte Kapazität) hebt in beträchtlichem Maße die von den PZT-Verbundstoffen gebotene verbesserte Signalempfindlichkeit auf, wenn diese über die kapazitive Kleberschicht mit den Wandlerelektroden gekoppelt sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besseres, praktisch in Echtzeit dargestelltes Ultraschallbild relativ kleiner Hohlräume und diese umgebender Gewebe zu erzeugen, als es bis jetzt beim Stand der Technik möglich war.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine höhere Empfindlichkeit gegen von den Wänden eines Hohlraums reflektierte Signale zu bieten, um eine verbesserte Bildauflösung zu erreichen.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, die anderen Ziele zu erreichen und das Klingeln und andere Geräuschquellen in einem von der Wandleranordnung gesendeten oder empfangenen Signal aufrechtzuerhalten oder zu reduzieren und dadurch ein klareres Bild eines Hohlraums zu erzeugen.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum einfacheren Herstellen der sehr kleinen Wandlerelemente der Wandleranordnung eines Ultraschallkatheters bereitzustellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Herstellen der sehr kleinen Wandlerelemente für den Ultraschallkatheter mit sehr engen Toleranzen bereitzustellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, gewünschte Träger-/Unterlagsmaterialien für den Elektronikkörper und die Wandleranordnung eines Ultraschallkatheters bereitzustellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Einrich- tung bereitzustellen, mit der die Leiterbahnen des Elektronikkörpers mit den leitenden Elektroden der Wandleranordnung verbunden werden, um einen Signalpfad zwischen separat hergestellten Bereichen, die die integrierten Schaltungen enthalten, und der Wandleranordnung eines Ultraschallkatheters auszubilden.
Die Lösung der oben genannten Aufgaben erfolgt mit einer Kathetersonde gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1. Der aus mehreren Bereichen gebildete Körper weist separate und unterschiedliche Träger-/Unterlagsmaterialien für einen Elektronikkörper und eine Wandleranordnung auf. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sondenanordnung für einen Ultraschallkatheter zum Herstellen von im wesentlichen in Echtzeit dargestellten Bildern kleiner Hohlräume und diese umgebenden Gewebes im wesentlichen des Typs, der im US-Patent 4,917,097 und im US-Patent 5,167,233 beschrieben ist.
Die Wandleranordnung, die ein Wandlerarray aufweist, ist an einem ersten Bereich des aus mehreren Bereichen gebildeten Körpers angebracht. Das Wandlerarray sendet Ultraschallwellen zu dem Hohlraum und erzeugt elektrische Signale in Reaktion auf von den Wandlern empfangene reflektierte Ultraschallwellen.
Das Unterlagsmaterial für die Wandleranordnung ist speziell aufgrund seiner charakteristischen niedrigen Schallimpedanz und hohen Absorption ausgewählt worden. Das Unterlagsmaterial mit niedriger Schallimpedanz absorbiert in das Unterlagsmaterial eingekoppelte Signale und reduziert das Auftreten von Klingeln in der Wandleranordnung. Ferner ist eine Gruppe von Wandlerelektroden direkt mit dem Wandlermaterial verbondet, wodurch eine kapazitive Kleberschicht, die bis jetzt in Zusammenhang mit den Wandlerschaltungen verwendet worden ist, überflüssig wird.
Integrierte Schaltungen sind an einem zweiten Bereich des aus mehreren Bereichen gebildeten Körpers angebracht. Der zweite Bereich, der akustisch gegen den ersten Bereich isoliert ist, weist ein Trägermaterial mit einem niedrigen Wärmedehnungskoeffizienten auf. Die integrierten Schaltungen empfangen über elektrische Leiter, die die Elektroden der Wandleranordnung mit den Kontaktstellen der integrieren Schaltungen verbinden, eine Gruppe von ersten elektrischen Signalen von dem Wandlerarray. Die elektrischen Leiter werden ferner zum Senden von Anregungssignalen von den integrierten Schaltungen zu der Wandleranordnung verwendet. Die integrierten Schaltungen konvertieren die empfangenen ersten elektrischen Signale in eine zweite Gruppe von elektrischen Signalen. Dann senden die integrierten Schaltungen die zweite Gruppe von Signalen über ein Kabel zu einem Signalprozessor, der sich außerhalb der Umgebung des Hohlraums befindet.
Die einzigartige, aus mehreren Bereichen gebildete Struktur der Sondenanordnung ermöglichen es dem Entwickler der Probenanordnung, separat ein Material zu wählen, das die bevorzugte strukturelle und akustische Charakteristik für den Träger der Komponenten der integrierten Schaltung und das Unterlagsmaterial für die Wandlerelemente aufweist.
Um eine Beschädigung der Komponenten sowohl der Wandleranordnung als auch des Elektronikkörpers zu verhindern, werden diese beiden Teile der Ult raschall-Kathetersondenanordnung separat hergestellt und in den Endphasen der Fertigung des Ultraschall-Katheters miteinander verbunden.
In den beiliegenden Ansprüchen sind die Merkmale der vorliegenden Erfindung besonders aufgeführt. Die Erfindung sowie ihre Aufgaben und Vorteile sind am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen verständlich. Es zeigen:
1 eine quergeschnittene Seitenansicht der Spitze eines Katheters mit Darstellung des Elektronikkörpers, der Wandleranordnung, des Ballonbereichs eines Ultraschall-Abbildungskatheters für die Ballon-Angioplastik gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht der Spitze eines teilweise zusammengebauten, zu Diagnosezwecken verwendeten Abbildungskatheters vor dem Verbinden der Signalpfade zwischen dem Elektronikkörper und der von diesem getrennten Wandleranordnung;
3 eine detaillierte quergeschnittene Seitenansicht der Spitze des Abbildungsvorrichtungsteils des Katheters mit Darstellung des Aufbaus der Abbildungsvorrichtung;
4 einen Querschnitt der Wandleranordnung entlang der Linie 4-4 in 1;
5a und 5b schematische Darstellungen einer alternativen Ausführungsform des Ultraschallkatheters, wobei die leitenden Elektroden in der Wandleranordnung über das Unterlagsmaterial und das Wandlermaterial hinaus vorstehen;
6 eine quergeschnittene Seitenansicht der Spitze eines Katheters mit Darstellung des Elektronikkörpers, der Wandleranordnung und der Nasenanordnung eines Ultraschall-Diagnose-Abbildungskatheters gemäß der vorliegenden Erfindung;
7a und 7b Querschnitts- und geschnittene Seitenansichten einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das Wandlerarray derart ausgebildet ist, dass es einen zur Seite gerichteten Blick ermöglicht; und
8a, 8b + 8c von der Seite, von vorn und von oben gesehene Querschnitte einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das Wanderarray derart ausgebildet ist, dass es einen nach vorn gerichteten Blick ermöglicht.
Obwohl die Erfindung in Zusammenhang mit einem Katheter für die Angioplastik beschrieben wird, sei darauf hingewiesen, dass diese nicht auf eine solche Verwendung beschränkt ist. Im Gegenteil soll die Erfindung sämtliche Anwendungen abdecken, bei denen das Abbilden in einem kleinen Hohlraum erforderlich sein kann. Ein Beispiel für eine solche Alternative wäre die Verwendung der vorliegenden Erfindung an einem Katheter ohne den Ballon. In einem solchen Fall dient der Katheter als Diagnose- oder Überwachungsvorrichtung. Eine weitere spezifische alternative Verwendung der vorliegenden Erfindung ist das Messen von Blutströmungsraten mittels der Doppler-Schallabbildung in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch zur Erzeugung von Bildern aus dem Inneren einer Anzahl von Kanälen in einem Körper verwendet werden, wie z. B. zum Überwachen von Gallensteinen in den Gallenkanälen, und zur Untersuchung und Behandlung im Bereich der Urologie und Gynäkologie. Ein weiteres Beispiel für eine Anwendung der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des Ultraschallka theters zum Erzeugen eines Bilds eines Gefäßes oder Kanals während der Laserbehandlung oder während der Entfernung von Ablagerungen von den Wänden eines Gefäßes während einer Atherektomie.
Ferner ist die vorliegende Erfindung auf andere Arten von Wandlerarraykonfigurationen anwendbar, wie Fachleute auf dem Sachgebiet anhand der Beschreibung der Erfindung und der darin enthaltenen Beschreibungen der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erkennen.
Obwohl die vorliegende Erfindung die Struktur des Träger-/Unterlagsmaterials für den Elektronikkörper und die Wandleranordnung sowie Veränderungen der physischen Schichten der Wandleranordnung betrifft, ist die Erfindung generell zum Einbauen in ein Ultraschallkatheter-Abbildungssystem des im US-Patent Nr. 4,917,097 beschriebenen Typs vorgesehen.
Ein Querschnitt eines erfindungsgemäßen Katheters ist schematisch in 1 gezeigt. Der in 1 gezeigte Katheter, der mit einem Ballon 1 versehen ist, ist ein Katheter desjenigen Typs, der generell für die Angioplastik verwendet wird; die Erfindung kann jedoch in Zusammenhang mit einer Anzahl von Katheterausführungen verwendet werden, wie z. B. denjenigen, die schematisch in 6, 7 und 8 gezeigt sind, um Bilder zu Diagnosezwecken zu erzeugen und Heilmittel zu kleinen Hohlräumen im Körper zu liefern. Herkömmliche Führungsdrahtlumen 2 und 3 werden teleskopartig über ein passendes Strahlen undurchlässiges Führungsdrahtlumen 4 gesetzt, das während einer normalen Katheterisierung eine zentrale Bohrung 6 für einen Katheterführungsdraht bildet. Eine Verkapselung 8 aus einem Epoxidharz befestigt eine Abbildungsvorrichtung 10, die den Elektronikkörper 12 und die Wandleranordnung 14 aufweist, an dem Ende eines Katheterschafts 16. Die erfindungsgemäße Abbildungsvorrichtung 10 weist einen aus mehreren Bereichen gebildeten Körper aus separaten und unterschiedlichen Materialien für einen Träger 20 und ein Wandler-Unterlagsmaterial 24 auf. Die Verkapselung 8 schützt und isoliert eine Gruppe von integrierten Schaltungen (ICs) 18, die auf dem Träger 20 angebracht sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ballon-Angioplastik-Vorrichtung ist die Abbildungsvorrichtung 10 in einer proximalen Hülse 19 des Ballons 1 positioniert.
Die Wandleranordnung 14, die nachfolgend anhand von 3 genauer beschrieben wird, weist im wesentlichen eine Gruppe von Wandlerelementen 22 auf. Die Wandlerelemente 22 sind in zylindrischer Form um das Unterlagsmaterial 24 angeordnet. Andere Wandlerelementkonfigurationen sind jedoch für Fachleute auf dem Gebiet der Wandlervorrichtungen anhand der vorliegenden Beschreibung und anhand des Stands der Technik offensichtlich.
Ferner zeigt 1, dass der Ballon 1 benachbart zu der Abbildungsvorrichtung 10 angeordnet und durch Abdichten der beiden Enden des Ballons 1 gegen den Katheterschaft 16 und das Lumen 3 auf herkömmliche Weise gegen die Umgebungsbedingungen isoliert ist. Ein Rohr 26 zur Fluidverbindung zwischen dem Ballon 1 und einer Aufblasquelle ist in der Verkapselung 8 eingebettet. Ein Strahlen undurchlässiges Markierungsband 27, das als Hilfe bei der Lokalisierung der Position des Katheters auf einem Fluoroskop dient, ist in dem aufweitbaren Teil des Ballons 1 angeordnet und mit dem Lumen 3 verbunden.
Ein Kabel 28 mit einer inneren und einer äußere Gruppe von Drähten transportiert elektronische Daten und Steuersignale zwischen den ICs 18 und einem Steuerstations-Computer. Jeder innenliegende Draht des Kabels 28 ist aus einem massiven Leiter gebildet, der durch eine Isolierbeschichtung geschützt ist. Die äußeren Drähte sind viele Male spiralförmig um das Kabel 28 gewickelt, um die von den innenliegenden Drähten des Kabels 28 transportierten Signale abzuschirmen. Vorzugsweise ist das Kabel mit einem Isoliermaterial beschichtet.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Spitze eines teilweise zusammengebauten, zu Diagnosezwecken verwendeten Abbildungskatheters 10 vor dem Verbinden der Signalpfade zwischen dem Elektronikkörper 12 und der von diesem getrennten Wandleranordnung 14 zur Darstellung der unterschiedlichen ersten und zweiten Teile der Abbildungsvorrichtung 10 mit der Wandleranordnung 14 und dem Elektronikkörper 12. Zur Vereinfachung der Beschreibung der Abbildungsvorrichtung 10 sind die proximale Hülse 19 und die Verkapselung 8 aus Epoxidharz, die die Abbildungsvorrichtung 10 abdeckt, entfernt worden, um die Chips 18 mit integriertem Schaltkreis und die diesen zugeordneten elektronischen Konstruktionen freizulegen. Ein nasenartiger Konus 25 bildet eine abgestumpfte Führungsfläche für den Ultraschall-Abbildungskatheter, um eine Beschädigung eines Gefäßes beim Führen des Katheters durch das Gefäß zu verhindern.
Das Strahlen undurchlässige Führungsdrahtlumen 4, das über ein Fluoroskop in dem Körper eines Patienten zu sehen ist, unterstützt die Positionierung des Katheters. Das Strahlen undurchlässige Führungsdrahtlumen 4 hält ferner den Elektronikkörper 12 und die Wandleranordnung 14. Der Außendurchmesser des Strahlen undurchlässigen Führungsdrahtlumens 4 beträgt ungefähr 0,5 Millimeter. Das Strahlen undurchlässige Führungsdrahtlumen 4 bietet die zusätzliche Funktion einer Führung zum präzisen Positionieren des Elektronikkörpers 12 und der Wandleranordnung 14 zum Verbinden einer Gruppe von 64 Leiterbahnen 30 von den an dem Elektronikkörper 12 angebrachten ICs 18 mit einer Gruppe von 64 Wandlerkontakten 32 der Wandleranordnung 14, wie in 3 gezeigt. Damit das Strahlen undurchlässige Führungsdrahtlumen 4 das Verbinden der oben beschriebenen Komponenten der Abbildungsvorrichtung 10 unterstützt, muss der Spalt zwischen dem Strahlen undurchlässigen Führungdrahtlumen 4 und sowohl dem Träger 20 als auch dem Unterlagsmaterial 24 sehr klein sein und sollte nicht größer als 25 μm sein. Dieser minimierte Spalt gewährleistet eine korrekte radiale Ausrichtung der Leiterbahnen 30 mit den Wandlerkontakten 32.
Um die ICs 18 physisch auf dem Träger 20 zu platzieren, handelt es sich bei den vier ICs 18 um eine Ausführung mit invertierten Chips, die Fachleuten auf dem Gebiet der Halbleiterchip-Herstellung bekannt sind, und werden diese mit einer Gruppe von auf dem Träger 20 ausgebildeten leitenden Kontaktstellen 34 verbondet. Die leitenden Kontaktstellen 34 verbinden die ICs 18 mit den ihnen benachbarten Chips und bilden eine Verbindung zwischen den ICs 18 und dem Kabel 28, das die ICs 18 mit einem außerhalb des Körpers des Patienten befindlichen Signalprozessor koppelt. Die Kontaktstellen verbinden ferner die ICs 18 mit den Leiterbahnen 30. Die Leiterbahnen 30 verbinden die ICs 18 mit einer Gruppe von 64 Elektroden, die die Wandlerelemente in der Wandleranordnung 14 bilden.
Jede IC 18 weist 16 Kanäle auf, die 16 Wandlerelementen zugeordnet sind, welche von 16 Wandlerelektroden in der Elektrodenanordnung 14 gebildet sind. Jede der vier ICs 18 ist für das sequentielle Senden und Empfangen elektrischer Signale im Ultraschall-Frequenzbereich auf einem oder mehreren ihrer 16 Kanäle, die über die Leiterbahnen 30 mit einem zugeordneten Wandlerelement in der Wandleranordnung 14 verbunden sind, verantwortlich. Die vier ICs 18 haben eine Multiplexerfunktion, durch die Anregungsimpulse von einem Signalprozessor an ein oder mehrere Wandlerelemente verteilt werden. Zu einem vorgegebenen Zeitpunkt können ein oder mehrere der 16 Kanäle auf jeder IC 18 durch ein Anregungssignal angeregt werden oder mittels in den ICs 18 gespeicherter Aktiviersteuersignale Reflexionen oder Echos empfangen. Die durch die auf die aktiven Wandlerelemente auftreffenden Reflexionen erzeugten elektrischen Signale werden verstärkt und über die Übertragungskabelleitung 28 an den externen Signalprozessor gesandt.
3 zeigt eine detaillierte quergeschnittene Seitenansicht des Abbildungsteils des in 1 gezeigten Katheters mit Darstellung der Struktur und der Materialien der Abbildungsvorrichtung 10. In dieser Zeichnung sind der Elektronikkörper 12 und die Wandleranordnung 14 in verbundenem Zustand gezeigt, wie er sich nach der Endmontage des Abbildungskatheters darstellen würde. Obwohl die Schichten der Wandleranordnung in 3 detailliert gezeigt sind, ist es hilfreich, bei der Beschreibung der ringförmigen Schichten der Wandleranordnung 14 auf 4 Bezug zu nehmen, die einen Querschnitt der Wandleranordnung entlang der Linie 4-4 aus 2 zeigt.
Der Träger 20 ist über eine Kleberschicht 36, die ein beliebiges handelsübliches medizinisches Cyanoacrylatepoxidharz aufweist, mit dem Strahlen undurchlässigen Führungsdrahtlumen 4 verbunden. Ein beliebiges Material oder eine beliebige Struktur, die auf zufriedenstellende Weise den Elektronikkörper 12 immobilisiert, kann anstelle der Kleberschicht 36 verwendet werden. Wie oben gesagt, muss der mit der Kleberschicht 36 gefüllte Zwischenraum zwischen dem Strahlen undurchlässigen Führungsdrahtlumen 4 und dem Träger 20 sehr klein sein, damit das Strahlen undurchlässige Führungsdrahtlumen 4 das Verbinden der elektrischen Kontakte zwischen dem Elektronikkörper 12 und der Wandleranordnung 14 unterstützt.
Der Träger 20 ist bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus einem starren festen Material mit einem niedrigen Wärmedehnungskoeffizienten gebildet. Der Träger 20 muss Temperaturen von über 200 Grad Celsius standhalten können, denen der Elektronikkörper 12 während des Verbondens der Gruppe von ICs 18 mit dem Träger 20 ausgesetzt ist. Ferner kann während des Betriebs des Ultraschallkatheters eine Selbsterwärmung der ICs 18 eine Ausdehnung des Trägers 20 bewirken. Wenn die Wärmedehnung des Trägers 20 zu groß ist, rufen von dem Träger 20 auf die leitenden Kontaktstellen 34 aufgebrachte Scherkräfte ein großes Risiko des Zusammenbruchs der elektrischen Verbindung zwischen den Kontakten der ICs 18 und den Leiterbahnen 30 hervor. Aluminiumoxid (Al₂O₃) besitzt die oben genannten für den Träger 20 gewünschten Charakteristiken; andere geeignete Ersatzstoffe für dieses Material sind jedoch Fachleuten auf dem Gebiet der Hybridschaltungen bekannt. Aluminiumoxid ist ferner durch eine sehr hohe Schallimpedanz (ungefähr 70 Mkg/sm² (40 MRayl)) und einen relativ niedrigen Verlust gekennzeichnet. Wie nachstehend beschrieben, machen diese akustischen Eigenschaften Aluminiumoxid zu einem schlechten Kandidaten für die Verwendung als Wandler-Unterlagsmaterial bei Anwendungen mit hochempfindlichen Wandlerelementen.
Eine Verkapselung 8 wird auf die Außenfläche des Elektronikkörpers 12 aufgebracht, um der Katheteranordnung eine zylindrischere Form zu verleihen und die Schaltungsanordnung der Elektronik zu isolieren. Die Verkapselung 8 weist im wesentlichen ein handelsübliches medizinisches UV-aushärtbares Acryl auf. Zum Schutz gegen Verschmutzung des Bluts und einen möglichen Elektroschock kann die Außenseite des Elektronikkörpers mit einer Schutzschicht bedeckt sein. Die Schutzschicht besteht z. B. aus Parylen. Andere geeignete Materialien für die Schutzschicht sind Fachleuten auf dem Gebiet der Ultraschallkatheter oder anderer medizinischer Instrumente, die in den Körper eingeführt werden, bekannt. Die Schutzschicht kann aus der proximalen Hülse 19 in dem in 1 gezeigten Katheter für die Ballon-Angioplastik oder im Falle eines zu Diagnosezwecken verwendeten Abbildungskatheters, wie z. B. des in 6 gezeigten, einer Umhüllung 38 gebildet sein.
Bei der Wandleranordnung 14 und den zu dieser gehörenden Strukturen ist das Unterlagsmaterial 24 für die Wandleranordnung 14 vorzugsweise aus einem Material hergestellt, dass durch eine relativ niedrige Schallimpedanz (<10 Mkg/sm²) (<10 MRayls) und einen hohen Verlustkoeffizienten (in der Größenordnung von 20 bis 40 dB/mm) gekennzeichnet ist. Dies ist wegen der Verwendung von hochempfindlichen Wandlermaterialien erforderlich, wie z B. der PZT-Verbundstoffe, die als Wandlermaterial 40 verwendet werden, dessen größere Signalempfindlichkeit andernfalls durch den von einem Unterlagsmaterial mit einer hohen Schallimpedanz und einem geringen Verlust hervorgerufenen Klingeleffekt aufgehoben würde. Aus diesem Grund ist Aluminiumoxid kein als Unterlagsmaterial 24 für die Wandleranordnung 14 bevorzugtes Material. Stattdessen wird ein separates und unterschiedliches Material zur Herstellung des Unterlagsmaterials 24 für den erfindungsgemäßen Ultraschallkatheter verwendet. Ein bevorzugtes Material für das Unterlagsmaterial 24 ist ein entweder mit Gummipartikeln oder Glasmikrokugeln gefülltes Epoxidharz.
Ein Beispiel für ein solches Harz ist "light-weld" 183-M von Dymax. Corp., Torrington, Connecticut. Weitere geeignete Materialien mit geringer Schallimpedanz und hohem Verlust sind Fachleuten auf dem Gebiet der Ultraschallabbildung bekannt. Obwohl Luft ein ideales Unterlagsmaterial ist, sind Wandleranordnungen mit einer Luftunterlage in der Praxis schwer zu realisieren.
Somit ist der erfindungsgemäße Ultraschallkatheter durch eine Abbildungsvorrichtung 10 mit separaten und unterschiedlichen Träger-/Unterlagsmaterialien, die stark voneinander abweichende Charakteristiken aufweisen, gekennzeichnet. Die beiden unterschiedlichen Materialien bieten gewünschte strukturelle und akustische Charakteristiken, mit denen sie die unterschiedlichen Anforderungen an den Elektronikkörper 12 und die Wandleranordnung 14 erfüllen.
Bei dem bevorzugten Verfahren zum Herstellen der Wandleranordnung 14 werden die Außenschichten der Wandleranordnung 14 separat als planare Folie hergestellt. Sie weisen eine erste Gruppe von 64 leitenden Elektroden 42, das Wandlermaterial 40, eine Elektrode 44 mit durchgehender Schicht und eine dazu passende Schicht 46 auf. Nach dem Herstellen der Schichten wird die planare Folie mit den Wandlerelementen 22 um das Unterlagsmaterial 24 gewickelt und mittels einer Kleberschicht 48 verbondet. Je nach den mechanischen und akustischen Eigenschaften der Wandleranordnung 14 kann eine physische Isolierung der Wandlerelemente 22 gegeneinander wünschenswert sein. Da eine gleichmäßige Verteilung der einzelnen Wandlerelemente 22 wünschenswert ist, muss der Außendurchmesser des Unterlagsmaterials 24 sehr enge Toleranzen aufweisen, so dass die Enden der mit den Wandlerelementen versehenen planaren Folie, wenn diese zum Bilden eines Zylinders um das Unterlagsmaterial 24 miteinander verbunden werden, einen minimalen Spalt oder eine minimale Überlappung bilden. Alternativ kann die planare Wandleranordnung 14 zu einem Zylinder mit einem exakten Außendurchmesser geformt werden, der konzentrisch um das Strahlen undurchlässige Lumen 4 verläuft, und ist der Spalt zwischen dem Lumen 4 und der Wandleranord nung 14 mit dem Unterlagsmaterial 24 gefüllt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Zwischenraum zwischen den Elementen des Wandlerarrays an entgegengesetzten Enden der zylindrisch gewickelten planaren Folie der gleiche ist wie bei anderen Wandlerarray-Elementen. Die Abweichung in dem Umfang der Wandlerfolie, wenn diese um das Lumen 4 gewickelt ist, sollte kleiner als (plus/minus) 8 μm sein. Ferner muss der Innendurchmesser ziemlich genau mit dem Außendurchmesser des Strahlen undurchlässigen Führungsdrahtlumens 4 übereinstimmen, um das Verbinden der elektrischen Kontakte zwischen dem Elektronikkörper 12 und der Wandleranordnung 14 zu erleichtern. Die konzentrischen Ringe, die die oben beschriebenen Schichten der Wandleranordnung 14 bilden, sind schematisch in 4 dargestellt, in der ein Querschnitt der Wandleranordnung entlang der Linie 4-4 aus 1 gezeigt ist.
Ein Vorteil, den die Herstellung der Wandlerelemente in Form einer planaren Folie bietet, besteht in dem Nichtvorhandensein der kapazitiven Kleberschichten, die zuvor zwischen dem Wandlermaterial 40 und jeder leitenden Elektrode 42 und 44 vorgesehen waren. Wenn die kapazitive Kleberschicht bei dem hier beschriebenen Ultraschallkatheter weiterhin verwendet würde, würde eine auf die höhere dielektrische Konstante des PZT-Verbund-Wandlermaterials 40 zurückzuführende erhöhte Kapazität die verbesserte Signalempfindlichkeit des bevorzugten Wandlermaterials aufheben.
Die Herstellung des Wandlerarrays in Form einer Folie bietet mehrere weitere Vorteile. Das Ausbilden auf einer ebenen Fläche ist einfacher als auf einer gekrümmten zylindrischen Fläche. Dies ist besonders wichtig bei Wandleranordnungen, bei denen das Wandlermaterial 40 getrennt (oder vereinzelt) sein muss, um das Wandlermaterial auf der durchgehenden leitenden Elektrode 44 in Form einzelner Elemente statt als durchgehende Folie auszubilden. Die Möglichkeit der Herstellung des Wandlermaterials 40 in Form einzelner Elemente ist ein wichtiger Faktor bei der Auswahl eines speziellen Herstellverfahrens im Hinblick auf die gewünschte niedrige Kreuzkopplung (weniger als –30 dB), die eine solche Trennung der Elemente erforderlich machen kann. Einige potentielle Hersteller planarer Folien mit den Wandlerelementen sind: Precision Acoustic Devices, Fremont, Kalifornien; Acoustic Imaging, Phoenix, Arizona; Echo Ultrasound, Lewistown, Pennsylvania; Vermon, S. A., Tours, Frankreich; und Imasonic, Besangon, Frankreich.
Nach der Herstellung der Wandleranordnung 14 kann es wünschenswert sein, das Wandlermaterial mittels einer hohen Spannung in der Größenordnung von 5.000 Volt, die zwischen der ersten Gruppe von leitenden Elektroden 42 und der durchgehenden leitenden Elektrode 44 angelegt wird, zu polarisieren. Daher ist es wünschenswert, das Polarisierungsverfahren an einer separaten Anordnung durchzuführen, um die Wandleranordnung 14 gegen den Elektronikkörper 12 zu isolieren, da das Anlegen einer solch hohen Spannung an die ICs 18 die elektronische Schaltungsanordnung der ICs 18 zerstören würde.
Die Kleberschicht 48 verbondet das Unterlagsmaterial 24 mit der ersten Gruppe von leitenden Elektroden 42, die in gleichmäßigem Abstand um den Umfang des Unterlagsmaterials 24 angeordnet sind. Die erste Gruppe von leitenden Elektroden 42 bildet die einzelnen Wandlerelemente in dem Wandlerarray. Die erste Gruppe von leitenden Elektroden 42 ist mit der Gruppe von 64 Wandlerkontakten 32 verbunden. Ein Verbindungsmaterial 50 dient zur elektrischen Kopplung jedes einzelnen der Wandlerkontakte 32, der einem einzelnen Wandlerelement entspricht, mit einer entsprechenden Leiterbahn 30, wodurch ein elektronischer Signalpfad zwischen den Wandlerelementen 22 und den ICs 18 gebildet wird. Das Verbindungsmaterial weist beliebige Leiter aus mehreren bekannten geeigneten Leitern auf, wie z. B. mit Silber oder Gold versetzte Epoxidharztropfen, Lötmittel oder Gold-Bumps oder Lötband.
Es gibt andere Verbindungsschemata zum Verbinden der leitenden Elektroden 42 mit den Leiterbahnen 30. 5A und 5B zeigen schematisch eine alternative Ausführungsform des Ultraschallkatheters, bei dem aus Kupfer bestehende leitende Elektroden 42 der Wandleranordnung 14 über das Unterlagsmaterial 24 und das Wandlermaterial 40 hinaus vorstehen. Derjenige Teil der leitenden Elektroden 42, der über das Unterlagsmaterial 24 vorsteht und die Leiterbahnen 30 überlappt, wenn die Wandleranordnung 14 mit dem Elektronikkörper 12 verbunden ist, erleichtert die Verwendung einer bekannten Spaltschweißvorrichtung zum Zusammenschmelzen der einzelnen Leiterbahnen 30 mit den entsprechenden leitenden Elektroden 42.
5A zeigt einen Querschnitt eines teilweise zusammengebauten Ultraschallkatheters mit Darstellung des oben beschriebenen Verbindungsschemas. Die Verwendung einer Spaltschweißvorrichtung macht das Aufbringen einzelner Tropfen Lötmaterials 50 überflüssig, wie in 3 gezeigt. Der Wegfall von Löttropfen vereinfacht möglicherweise den Aufbau des Elektronikträgers 20, der andernfalls an dem relativ zu der Wandleranordnung 14 proximalen Ende bogenförmig ausgeschnitten werden muss, um ein korrektes Aufbringen der Tropfen zum Zusammenschmelzen der Leiterbahnen 30 mit den Wandlerkontakten 32 zu vereinfachen. Weitere Vorteile dieses Verbindungsschemas umfassen eine bessere Verbondung der Leiter, einfachere Zusammenbauverfahren und eine verbesserte mechanische Stabilität.
Ein weiterer Vorteil des in 5A und 5B gezeigten Verbindungsschemas besteht in der Möglichkeit zum Automatisieren des Prozesses zum Verbonden der leitenden Elektroden 42 mit den Leiterbahnen 30. Gemäß dem in 5B gezeigten Querschnitt einer teilweise zusammengebauten Ultraschall-Katheteranordnung sind die Leiterbahnen 30 den leitenden Elektroden 42 angepasst. Als nächstes wird eine Spitze 70 einer Spaltschweißvorrichtung über eine passende Leitung platziert. Die Spitze 70 drückt eine leitende Elektrode 42a auf eine entsprechende Leiterbahn 30a. Ein großer elektrischer Strom mit niedriger Spannung fließt zwischen den Elektroden der Spitze 70. Der elektrische Strom verschmilzt die leitenden Elektroden 42a mit der Leiterbahn 30a. Als nächstes wird die Katheteranordnung gedreht, so dass eine nächste passende Gruppe von Leitungen (42b und 30b) unter der Spitze 70 liegt, und der Schweißvorgang wird wiederholt. Das Schweißen wird fortgesetzt, bis sämtliche Leitungen verschmolzen sind.
Bei der in 3 gezeigten Ultraschall-Abbildungsvorrichtung ist eine Anzahl von geeigneten Wandlermaterialien vorgesehen, die zum Umwandeln von elektrischer Energie in Schallenergie und umgekehrt im Megahertz-Frequenzbereich verwendet werden können. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Wirkungsgrad des Wandlermaterials, der als Kopplungskoeffizient kt ausgedrückt wird, groß (größer als 50%); sollte die Bandbreite groß sein (größer als 50% der Mittenfrequenz); sollte eine gute Abstimmung der Wandlerelemente gegeben sein; sollte ein niedriger Einsetzverlust (weniger als –40 dB) gegeben sein; und sollte die Mittenfrequenz ungefähr 20 MHz betragen. Daher handelt es sich bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei dem Wandlermaterial 24 um einen der zahlreichen bekannten geeigneten PZT-Verbundstoffe. Eine Zusammenfassung der Eigenschaften der PZT-Verbundstoffe findet sich in Acoustic Waves: Devices, Imaging, and Analog Signal Processing, von Professor Gordon S. Kino, Prenctice-Hall, Inc., 1987, auf den Seiten 554 und 555. Generell können diese Verbundstoffe bei Temperaturen über 75° Celsius beschädigt werden und sollten bei Verbondung der ICs 18 mit dem Träger 20 nicht verwendet werden.
Die radiale Dicke der Wandlerschicht 40 beträgt vorzugsweise die Dicke einer halben Wellenlänge oder ein ungeradzahliges Vielfaches von halben Wellenlängen der vorgesehenen mittleren Betriebsfrequenz des Ultraschallkatheters. Wie in Biomedical Ultrasonics auf Seite 53 erläutert, kann dadurch der Wandler bei der mittleren Betriebsfrequenz des Ultraschallkatheters in Resonanz treten. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die radiale Dicke des Wandlermaterials 24 ungefähr 0,1 Millimeter.
Um die bessere Signalempfindlichkeit von Wandlern aus PZT-Verbundstoffen ausnutzen zu können, muss das Unterlagsmaterial 24 eine niedrige Schallim pedanz aufweisen. Daher sollte der Aluminiumoxidträger 20 mit einer hohen Schallimpedanz nicht als Unterlagsmaterial 24 verwendet werden. Stattdessen wird der zuvor verwendete monolithische Träger für den Elektronikkörper 12 und die Wandleranordnung 14 durch die separaten Träger-/Unterlagsmaterialien 20 und 24 ersetzt.
Die durchgehende leitende Elektrode 44, die die Außenfläche des Wandlermaterials 40 bedeckt, ist die Horizontalebene für die Wandlerelemente 22. Es handelt sich dabei vorzugsweise um eine Schicht aus Goldmetall, die durch Sputtern auf die Fläche der dazu passenden Schicht 46 aufgebracht ist. Fachleuten auf dem Gebiet der Wandlerfertigung sind jedoch auch andere geeignete Leiter und Verfahren zum Aufbringen der Leiter bekannt. Obwohl dies für den korrekten Betrieb des Ultraschallkatheters nicht unbedingt erforderlich ist, wird die durchgehende leitende Elektrode 44 vorzugsweise auf bekannte Weise mit einer von dem Kabel 28 gebildeten Erdungsleitung verbunden. Die Erdungsleitung verläuft entlang dem Elektronikträger 20 und wird nach dem Verbinden des Elektronikkörpers 12 mit der Wandleranordnung 14 mit der durchgehenden leitenden Elektrode verbunden. Eine Möglichkeit zum Verbinden der Erdungsleitung ist in 2 des US-Patents 4,917,097 gezeigt.
Die Wandlerelemente 22 sind von einer passenden Schicht 46 umschlossen. Wie in Biomedical Ultrasonics von P.N.T. Wells, Academic Press 1977, auf Seite 54 erläutert, kann die Effizienz der Durchlässigkeit in die Last durch eine impedanzangepasste Schicht mit einer Dicke von einer Viertel Wellenlänge erhöht werden. Bei der derzeit bevorzugten Ausführungsform weist die passende Schicht 46 ein belastetes Epoxidharz auf und ist ungefähr 0,06 mm dick. Alternative geeignete Materialien für die passende Schicht und ihre Dicken sind Fachleuten auf dem Gebiet der Ultraschallabbildung bekannt.
Nachdem der Elektronikkörper 12 und die Wandleranordnung 14 unabhängig voneinander zusammengebaut worden sind, werden sie mittels einer Kleberschicht 52 miteinander verbondet und werden die elektrischen Verbindungen zwischen dem Elektronikkörper 12 und der Wandleranordnung 14 in der oben beschriebenen Weise elektrisch miteinander gekoppelt. Das Kabel 28, das die Anschlüsse von dem Signalprozessor für den Ultraschallkatheter aufweist, wie in dem US-Patent 4,917,097 beschrieben, wird in bekannter Weise mit den leitenden Kontaktstellen 34 auf dem Träger 20 verbondet.
6 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Abbildungsvorrichtung 10 in einem zu Diagnosezwecken verwendeten Abbildungskatheter vorgesehen ist, der keinen Ballon 1 aufweist. Teile des Diagnose-Abbildungskatheters sind entfernt worden, um das Kabel 28 und das Lumen 2 freizulegen. Da der in 6 gezeigte Abbildungskatheter keinen Ballon 1 aufweist, ist natürlich auch kein Rohr 26 zum Einfüllen und Entnehmen eines Fluids in den bzw. aus dem Ballon vorgesehen. Stattdessen ist der Katheter mit einem nasenartigen Konus 25 versehen. Der nasenartige Konus 25 bildet eine abgestumpfte Führungsfläche für den Ultraschall-Abbildungskatheter, um eine Beschädigung der Wände eines Hohlraums beim Einsetzen des Katheters zu verhindern. Eine Umhüllung 38 deckt das Epoxidharz 8 ab, wodurch eine Verschmutzung des Bluts des Patienten und ein möglicher Elektroschock verhindert werden. Die Umhüllung 38 ist vorzugsweise aus Parylen gefertigt, obwohl Fachleuten auf dem Gebiet medizinischer Instrumente zum Einsetzen in einen Körper andere geeignete Ersatzmaterialien bekannt sind. Die Struktur des in 6 gezeigten Abbildungskatheters ist ansonsten der Struktur des in 1 dargestellten Ballon-Angioplastik-Ultraschall-Abbildungskatheters gleich.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Wandlerarray aufweist, das als Zylinder um einen zylindrischen Kern ausgebildet ist, gibt es zahlreiche weitere Konfigurationen von Ultraschallkathetern, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen. Beispiele solcher Konfigurationen sind in 7 und 8 gezeigt. Weitere Konfigurationen von Wandlerarrays für einen Ultraschallkatheter werden für Fachleute auf dem Sachgebiet anhand der vorliegenden Beschreibung der Erfindung offensichtlich.
7A und 7B zeigen Seiten- und Querschnittsansichten eines Linear-Array-Abbildungskathers, der einen zur Seite gerichteten Blick ermöglicht. Bei dieser Anordnung sind die Wandlerelemente 22 in einer Ebene und orthogonal zu der Einsetzrichtung des Abbildungskatheters angeordnet. Diese Anordnung erzeugt ein Bild entlang der Länge eines Hohlraums. Bei dieser alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die ICs 18 auf die gleiche Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung mit dem Kabel 28 verbunden. Ferner sind die ICs 18 erfindungsgemäß auf einem Elektronikträger 20 des oben in Zusammenhang mit der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschriebenen Typs montiert. Die ICs sind über Leiterbahnen 30 elektrisch mit den Wandlerelementen 22 gekoppelt. Das Unterlagsmaterial für die Wandlerelemente 22 bildet in diesem Fall die Verkapselung 8.
8A, 8B und 8C zeigen von der Seite, von vorn und von oben gesehene Querschnitte eines in 1 gezeigten "Längs"-Abbildungskatheters, der einen nach vorn gerichteten Blick ermöglicht. In 8A, 8B und 8C ist die Verkapselung 8, die auch das Unterlagsmaterial für die Wandler 22 bildet, teilweise entfernt worden, damit die Platzierung und Orientierung des Elektronikteils zu sehen ist. Bei dieser Anordnung sind die Wandlerelemente 22 als planares Array angeordnet, das auf der Führungsfläche des Katheters montiert ist. Das Führungsdrahtlumen 4 ist der Ultraschall-Abbildungsvorrichtung benachbart montiert. Der Durchmesser des Führungsdrahtlumens 4 beträgt ungefähr 0,3 mm oder ungefähr ein Drittel des Durchmessers des Abbildungskatheters.
Diese Anordnung ermöglicht einen nach vorn gerichteten Blick in einen Hohlraum. Die Abmessungen des Sichtfelds werden durch die Größe des Arrays, die Anzahl von Elementen, die Elementabmessungen und die Frequenz bestimmt. Bei dieser alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die ICs 18 auf die gleiche Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung mit dem Kabel 28 verbunden. Ferner sind die ICs 18 erfindungsgemäß auf einem Träger 20 des Typs, der oben in Zusammenhang mit der in 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschrieben ist, montiert. Die ICs sind über Leiterbahnen 30 elektrisch mit den Wandlerelementen 22 gekoppelt. Die Verkapselung 8 kann das Unterlagsmaterial für die Wandlerelemente 22 bilden.
Es ist Fachleuten auf dem Sachgebiet bekannt, dass in verschiedener Hinsicht Modifikationen an der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform durchgeführt werden können. Die vorliegende Endung ist insbesondere in den beiliegenden Patentansprüchen spezifiziert.

Claims

Ultraschall-Kathetersonde zum Einsetzen in ein Gefäßsystem und zum Emittieren von Ultraschallwellen und zum Erzeugen von umgewandelten elektrischen Signalen aus den Ultraschallechos der Ultraschallwellen, wobei die Ultraschall-Kathetersonde aufweist: einen Körper mit einem ersten Bereich (24) zum Halten eines Wandlerarrays (22) mit einem Unterlagsmaterial und einem zweiten Bereich (20) zum Halten einer integrierten elektronischen Schaltungsanordnung (18) mit einem Trägermaterial, wobei das Unterlagsmaterial eine größere Schallenergie-Absorptionsfähigkeit aufweist als das Trägermaterial; eine auf den ersten Bereich (24) des Körpers montierte Wandleranordnung (14) mit dem Wandlerarray (22) zum Senden der Ultraschallwellen in das Gefäßsystem und zum Erzeugen erster elektrischer Signale entsprechend den Ultraschallechos der Ultraschallwellen; eine auf den zweiten Bereich (20) des Körpers montierte integrierte elektronische Signalkonvertierschaltungsanordnung (18) zum Empfangen der ersten elektrischen Signale von der Wandleranordnung (14), zum Konvertieren der ersten elektrischen Signale in zweite elektrische Signale und zum Senden der zweiten elektrischen Signale über ein Kabel (28), das mindestens einen Signalkanal zum Senden der zweiten elektrischen Signale aufweist, an die außerhalb des Gefäßsystems liegende Umgebung; und mehrere elektrische Leiterbahnen (30) zwischen dem Wandlerarray (22) und der integrierten elektronischen Signalkonvertierschaltungsanordnung (18) zum Übertragen der ersten elektrischen Signale von dem Wandler array (22) zu der integrierten elektronischen Signalkonvertierschaltungsanordnung (18), dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlerarray (22) direkt mit dem Wandler-Unterlagsmaterial verbondet ist.
Ultraschall-Kathetersonde nach Anspruch 1, bei der der erste Bereich (24) und der zweite Bereich (20) einander benachbart auf einem Führungsdrahtlumen (4) montiert sind.
Ultraschall-Kathetersonde nach Anspruch 1, bei der das erste Material eine Schallimpedanz von weniger als 10 Mkg/sm² (10 MRayl) aufweist.
Ultraschall-Kathetersonde nach Anspruch 1, bei der das zweite Material einen niedrigeren Wärmedehnungskoeffizienten aufweist als das erste Material.
Ultraschall-Kathetersonde nach Anspruch 1, bei der die Wandleranordnung (14) mehrere leitende Elektroden (42) aufweist, die direkt mit einer Wandlerschicht (40) verbondet sind.
Ultraschall-Kathetersonde nach Anspruch 1, bei der die Wandleranordnung (14) eine leitende Elektrode (44) mit durchgehender Schicht aufweist, die direkt mit einer Wandlerschicht (40) verbondet ist.
Ultraschall-Kathetersonde nach Anspruch 1, bei der die Wandleranordnung (14) ein Wandlerarray (22) mit zylindrischer Form (4) aufweist.
Ultraschall-Kathetersonde nach Anspruch 1, bei der die Wandleranordnung (14) ein Wandlerarray (22) mit planarer Form (7) aufweist.
Ultraschall-Kathetersonde nach Anspruch 8, bei der das Wandlerarray (22) auf einer Seite des ersten Bereichs (8) angeordnet ist, so dass der Hohlraum von der Seite aus einsehbar ist.
Ultraschall-Kathetersonde nach Anspruch 8, bei der das Wandlerarray (22) in der Nähe des Vorderteils des ersten Bereichs (8) angeordnet ist, so dass der Hohlraum von vorn einsehbar ist.
Ultraschall-Kathetersonde nach Anspruch 1, ferner mit einem ballonartigen Bereich (1) nahe dem Körper mit den ersten und zweiten Bereichen (24, 20).
Ultraschall-Kathetersonde nach Anspruch 11, bei der der ballonartige Bereich (1) an einem Teil eines Katheters angeordnet ist, der vor dem Körper mit den ersten und zweiten Bereichen (24, 20) eingesetzt wird.
Ultraschall-Kathetersonde nach Anspruch 1, bei der Wandlerkontakte (32) über die Wandlerunterlage hinausragen, wodurch das Verbinden der leitenden Elektroden (42) mit den Leiterbahnen (30) auf dem zweiten Bereich (20) vereinfacht wird.
Ultraschall-Kathetersonde nach Anspruch 13, bei der die Gruppe von Wandlerkontakten (32) die mehreren Leiterbahnen (30) überlappen, wodurch die Verwendung einer Spaltschweißvorrichtung zum Verschmelzen der einzelnen Kontakte der Gruppe von Wandlerkontakten (32) mit entsprechenden Bahnen der mehreren Leiterbahnen (30) vereinfacht wird.
Ultraschall-Kathetersonde nach Anspruch 1, bei der die Ultraschallsonde auf einer Welle (16) montiert ist, die mindestens ein Lumen aufweist, um einen Ultraschall-Abbildungskatheter zu bilden.