[0002] 根據(jù)35U.S.C.§119(e),本申請要求于2008年5月9日提交的第61/052,082號美國臨時申請、于2008年10月17日提交的第61/106,490號美國臨時申請、以及與2009年2月25日提交的第61/155,449號美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)。上述三個臨時申請中的每一個的全部內(nèi)容均通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本
發(fā)明一般地涉及用于治療支氣管樹的系統(tǒng)、組件和方法,更具體地,本發(fā)明涉及用于引出期望反應(yīng)的系統(tǒng)、組件和方法。
背景技術(shù)
[0004]
肺部
疾病可導致對肺部性能產(chǎn)生不利影響的諸多問題。肺部疾病,例如哮喘和慢性阻塞性肺部疾病(COPD),可導致肺部的氣流阻
力增加。肺部疾病對死亡率、與健康有關(guān)的
費用、以及人口規(guī)模的大小的不利影響都很大。這些疾病常常對
生活質(zhì)量造成不利影響。肺部疾病的癥狀各有不同,但通常包括咳嗽、呼吸急促和喘鳴。在COPD中,例如,在進行有些劇烈的活動如跑步、慢跑、快走等時,可觀察到呼吸急促。隨著病情的發(fā)展,在進行非劇烈活動如散步時,可觀察到呼吸急促。隨著時間的推移,COPD的癥狀可能越來越容易發(fā)生,直到其總是存在,從而嚴重地限制了人完成正常任務(wù)的能力
[0005] 肺部疾病的特征常常在于與氣道管腔的堵塞相關(guān)的氣道阻塞、氣道壁的增厚、氣道壁內(nèi)或周圍的結(jié)構(gòu)變化、或以上各項的組合。氣道阻塞可顯著減少在肺部交換的氣體量從而導致呼吸急促。氣道管腔的堵塞可能由于管腔內(nèi)過多的粘液和/或
水腫液而引起。氣道壁的增厚可能是由于氣道平滑肌的過度收縮、氣道平滑肌肥大、粘液腺肥大、
炎癥、水腫或其組合而引起。氣道周圍的結(jié)構(gòu)變化,如肺部組織本身的破壞,可導致氣道壁上的徑向牽引的損失以及隨之而來的氣道變窄。
[0006] 哮喘的特征在于氣道平滑肌的收縮、平滑肌肥大、分泌過多粘液、粘液腺肥大、和/或氣道的炎癥和腫脹。這些異常情況是局部炎癥細胞因子(由位于氣道內(nèi)或氣道附近的免疫細胞局部釋放的化學物質(zhì))、吸入刺激物(如冷空氣、煙霧、過敏原或其它化學物質(zhì))、全身的
激素(血液中的化學物質(zhì)如抗炎皮質(zhì)醇、使興奮的腎上腺素)、局部神經(jīng)系統(tǒng)輸入(神經(jīng)細胞完全包含在氣道壁內(nèi),可產(chǎn)生平滑肌細胞和粘液腺的局部刺激反射)、以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)輸入(通過交感神經(jīng)將神經(jīng)系統(tǒng)
信號從大腦攜帶至平滑肌細胞和粘液腺)的復(fù)雜相互作用的結(jié)果。這些條件常常導致廣泛的臨時的組織變化以及早期可逆性氣流阻塞,最終可能導致永久性的組織變化以及永久性的氣流阻塞,使哮喘患者難以呼吸。哮喘還可包括由氣道平滑肌的高
反應(yīng)性收縮引起氣道阻力顯著增加而導致的急性發(fā)病或其它氣道變窄的發(fā)作。哮喘癥狀包括反復(fù)發(fā)作的呼吸急促(例如,呼吸氣短或呼吸困難)、氣喘、胸悶和咳嗽。
[0007] 肺氣腫是COPD的一種類型,其特征常常在于環(huán)繞或鄰近肺部中的氣道的肺部組織的變化。肺氣腫可包括肺部組織(例如,肺泡組織如肺泡囊)的破壞,其導致氣體交換減少,并導致環(huán)繞的氣道壁施加到氣道壁的徑向牽引減少。肺泡組織的破壞使患有肺氣腫的肺部的過大空間缺乏肺泡壁和肺泡毛細血管,因此不能進行氣體交換。在這些較大的空間中,空氣成為“捕獲的(trapped)”。該“捕獲的”空氣可能導致肺部的過度膨脹,并在胸部的范圍內(nèi)限制了富
氧空氣的流入以及較健康組織的正常功能。這造成了顯著的呼吸急促并且可能導致血液中的低氧水平和高二氧化
碳水平。這種類型的肺部組織破壞的發(fā)生是正常老化過程的一部分,即使在健康人群中也會發(fā)生。遺憾的是,
接觸化學物質(zhì)或其它物質(zhì)(如
煙草煙霧)可能顯著加快組織損傷或破壞的速度。呼吸急促還可能由氣道阻塞增強。徑向牽引的減少可導致氣道壁變“松軟”而使得在呼氣過程中氣道壁部分或全部收縮。由于呼氣過程中的這種氣道收縮和氣道阻塞,患有肺氣腫的人可能無法將空氣從其肺部輸送出去。
[0008] 慢性支氣管炎是COPD的一種類型,其特征可在于氣道平滑肌的收縮、平滑肌肥大、分泌過多粘液、粘液腺肥大、以及氣道壁的炎癥。與哮喘相同的是,這些異常情況是局部炎癥細胞因子、吸入刺激物、全身的激素、局部神經(jīng)系統(tǒng)、以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的復(fù)雜相互作用的結(jié)果。與哮喘不同的是,哮喘中的氣道阻塞可能在很大程度上是可逆的,而慢性支氣管炎中的氣道阻塞主要是慢性且持久的。由于呼吸氣短、氣喘、胸悶的慢性癥狀以及粘液導致的咳嗽,慢性支氣管炎的患者往往呼吸困難。
[0009] 不同的技術(shù)可用于評估肺部疾病的嚴重程度和進展。例如,肺功能檢測、運
動能力和生活質(zhì)量問卷常常被用來評價對象。肺功能檢測包括對肺部基本生理參數(shù)(例如總氣流、肺容積和交換的氣體)的客觀和可重復(fù)性的測量。用于阻塞性肺部疾病評估的肺功能檢測指標包括1秒用力呼氣量(FEV1)、
用力肺活量(FVC)、FEV1與FVC的比率、總肺活量(TLC)、氣道阻力和動脈血氣檢測。FEV1是病人在從肺部被空氣完全充滿開始的有力呼氣的第一秒中可呼出的空氣體積。FEV1也是在有力呼氣的第一秒中的平均流量。該參數(shù)可用于評價和確定任何氣道阻塞的存在及影響。FVC是病人在從肺部被空氣完全充滿開始的有力呼氣可呼出的空氣的總體積。FEV1/FVC是在有力呼氣的第一秒中可被呼出的空氣占有力呼氣中可被呼出的所有空氣的比例。在服用至少一個支氣管擴張劑后,F(xiàn)EV1/FVC的比率小于0.7則確定COPD的存在。TLC是當肺部完全充滿時肺部內(nèi)的空氣總量,當空氣被困在患有阻塞性肺部疾病的病人肺內(nèi)時TLC可能增加。氣道阻力被定義為肺泡和口部之間的壓力梯度與肺泡和口部之間的氣流速率的比率。同樣地,給定氣道的阻力將被定義為穿過給定氣道的壓力梯度與通過該氣道的氣流的比率。動脈血氣檢測測量在血液中的氧氣量和二氧化碳量,并且是用于評估肺部以及呼吸系統(tǒng)使氧氣從空氣進入血液、并使二氧化碳從血液排出體外的能力的最直接方法。
[0010] 運動能力檢測是對病人執(zhí)行活動的能力的客觀和可重復(fù)性的測量。六分鐘步行檢測(6MWT)是一種運動能力檢測,其中,病人在6分鐘內(nèi)在平坦表面盡可能遠地步行。另一個運動能力檢測包括測量病人的最大運動能力。例如,醫(yī)生可測量病人在踏車測力計上可產(chǎn)生的功率量。病人可呼吸百分之三十的氧氣而工作負荷每3分鐘可增加5-10瓦。
[0011] 生活質(zhì)量問卷評估病人的整體健康與舒適度。圣喬治呼吸問卷是一種生活質(zhì)量問卷,其中包括旨在測量阻塞性肺部疾病對于整體健康、日常生活以及
感知舒適的影響的75個問題。對肺部疾病的治療功效可使用肺部功能檢測、運動能力檢測和/或問卷評估。
治療方案可基于這些檢測結(jié)果和/或問卷來
修改。
[0012] 例如支氣管熱成型的治療包括通過
消融肺內(nèi)的大量支氣管分支的氣道壁來破壞平滑肌伸縮性,從而消除肺部氣道內(nèi)的平滑肌和神經(jīng)。有利地,經(jīng)治療后的氣道不會對吸入的刺激物、全身激素、以及局部和中樞神經(jīng)系統(tǒng)輸入作出反應(yīng)。遺憾的是,氣道壁內(nèi)的這種平滑肌伸縮性及神經(jīng)的破壞可能因此對肺部的性能產(chǎn)生不利影響。例如,吸入的刺激物,如煙霧或其它有害物質(zhì),通常刺激肺部的刺激受體以產(chǎn)生咳嗽及氣道平滑肌收縮。消除氣道壁中的神經(jīng)去除了局部神經(jīng)功能與中樞神經(jīng)輸入,從而消除了肺部利用有力咳嗽排除有毒物質(zhì)的能力。氣道平滑肌伸縮性的消除可消除氣道收縮的能力,從而允許如有害物質(zhì)等不期望的物質(zhì)深度滲透進入肺部。
[0013] 此外,如支氣管熱成型等通過消融氣道壁的部分來破壞平滑肌伸縮性的方法通常具有以下限制:1)無法影響未直接消融的氣道,典型為在如哮喘、肺氣腫、及慢性支氣管炎等阻塞性肺部疾病中也會變窄的小于約3.0mm的氣道;2)由于受阻塞性肺部疾病的影響而已變窄的氣道在手術(shù)期間的腫脹而帶來的導致急性呼吸問題的短期腫脹;3)可能需要對肺部中的氣道進行數(shù)以百計的應(yīng)用以改變整體的肺部功能;4)由于對肺部內(nèi)氣道的多級治療(通常2-8級),因此對肺部氣道進行治療而不丟失或?qū)μ囟ǚ尾繗獾啦糠诌M行過度治療可能存在問題;5)可能需要將治療階段分步驟來減輕對肺部的治愈負荷,而每個額外的
支氣管鏡療程都會增加額外的
風險及成本。
[0014] 哮喘和COPD都是嚴重疾病,并且患者越來越多。目前包括
處方藥在內(nèi)的治療技術(shù)既不能完全成功也不是無
副作用。此外,許多病人并不遵從其藥品處方的用藥管制。因此,提供能改善對氣流的阻力而不需要病人遵從的治療將是可取的。
發(fā)明內(nèi)容
[0015] 在一些實施方式中,治療系統(tǒng)可被導航穿過氣道,例如肺根的右主支氣管和左主支氣管以及肺內(nèi)的更末端的氣道,以治療各種肺部癥狀、病癥和/或疾病,包括但不限于哮喘、慢性阻塞性肺病、阻塞性肺部疾病、或?qū)е路蝺?nèi)氣流阻力增加的其它疾病。治療系統(tǒng)可治療一個或多個目標部位而不治療非目標部位。即使主支氣管、肺葉支氣管、支氣管或亞段支氣管段的目標解剖特征(如神經(jīng)、腺體、膜等)被治療,非目標解剖特征可基本不變。例如,治療系統(tǒng)可破壞目標部位的神經(jīng)組織,而對非目標組織沒有任何重大程度上的破壞,使得進行治療后其仍可保持具有功能。
[0016] 本文公開的至少一些實施方式可被用于影響氣道壁外部的神經(jīng)干的神經(jīng)組織,同時保持氣道響應(yīng)于例如吸入刺激物、局部神經(jīng)刺激、全身激素或其組合而移動(例如收縮和/或擴張)的能力。在一些實施方式中,神經(jīng)干的神經(jīng)組織被破壞但不消除平滑肌伸縮性。損壞神經(jīng)干后,氣道具有至少一些肌伸縮性,使得氣道中的平滑肌如果受到刺激就可改變氣道直徑,以幫助維持正常的肺功能。與平滑肌伸縮性相關(guān)的廣泛的不同生理功能可在治療前、治療期間和/或治療后被保持。
[0017] 在一些實施方式中,提供了用于治療一種或多種肺部疾病的方法。該方法包括損壞沿支氣管樹氣道外部延伸的交感神經(jīng)干的神經(jīng)組織以減弱被傳送到支氣管樹的神經(jīng)系統(tǒng)信號。神經(jīng)干可能是神經(jīng)主干,包括由結(jié)締組織的堅韌鞘束縛在一起的神經(jīng)
纖維束。在一些實施方式中,神經(jīng)組織被損壞,但保持沿氣道邊延伸的一個或多個解剖特征如血管的功能性,以在神經(jīng)組織被損壞后維持一部分支氣管樹的呼吸功能。
[0018] 與肺部疾病相關(guān)的病癥和癥狀可被減輕、限制、或基本消除。例如,氣道阻塞可被治療以減少氣流阻力。在治療期間和/或治療后血管或其它組織可保持完整和功能性。被維持的呼吸功能可包括氣體交換、纖毛運輸?shù)?。在一些實施方式中,神?jīng)組織如位于氣道外部的神經(jīng)干的神經(jīng)組織被損壞,但周向地鄰近被損壞的神經(jīng)組織的一部分氣道壁沒有任何重大程度上的損壞。因此,對氣道神經(jīng)組織的損壞基本不改變非目標組織。
[0019] 神經(jīng)組織的損壞可包括向神經(jīng)組織輸送
能量使得被破壞的神經(jīng)組織妨礙或阻止向沿支氣管樹更末梢的神經(jīng)傳送神經(jīng)系統(tǒng)信號。通過向神經(jīng)組織提供不同類型的能量,神經(jīng)組織可被暫時或永久損壞。例如,通過將神經(jīng)組織的
溫度升高至第一溫度(例如消融溫度),而使氣道壁處于低于第一溫度的第二溫度,神經(jīng)組織可受熱損傷。在一些實施方式中,位于從神經(jīng)組織處徑向向內(nèi)一部分氣道壁可處于第一溫度,以防止永久性損壞一部分氣道壁。第一溫度可足夠高以導致神經(jīng)組織的永久性破壞。在一些實施方式中,神經(jīng)組織是位于氣道壁外部的結(jié)締組織中的神經(jīng)干的一部分。氣道壁中的平滑肌和神經(jīng)組織可保留功能性以將平滑肌伸縮性維持在期望水平。氣道可對刺激(如由吸入的刺激物、局部神經(jīng)系統(tǒng)、或全身激素導致的刺激)做出收縮/擴張反應(yīng)。在其它實施方式中,神經(jīng)組織是氣道壁中的神經(jīng)分支或神經(jīng)纖維的一部分。還有一些實施方式,神經(jīng)干的神經(jīng)組織和神經(jīng)分支/纖維的神經(jīng)組織可被同時或順序損壞。多種類型的可激活元件如消融元件可用于輸出能量。
[0020] 在一些實施方式中,用于治療對象的方法包括沿支氣管樹的氣道管腔移動細長形組件。氣道包括第一管狀段、第二管狀段、位于第一管狀段與第二管狀段之間的治療部位、以及至少沿第一管狀段、治療部位以及第二管狀段延伸的神經(jīng)。神經(jīng)可位于氣道壁內(nèi)外。在一些實施方式中,神經(jīng)是氣道壁外部的神經(jīng)干并連接到交感神經(jīng)。
[0021] 本申請的方法還可包括損壞在治療部位的一部分神經(jīng)以基本防止信號通過神經(jīng)在第一管狀段和第二管狀段之間移動。在一些實施方式中,可保持血液在第一管狀段和第二管狀段之間流動同時損壞一部分神經(jīng)。連續(xù)的血流能保持期望的末梢肺部組織的運行。
[0022] 氣道的第二管狀段可能擴張以回應(yīng)對神經(jīng)的損壞。由于神經(jīng)系統(tǒng)信號未被輸送到第二管狀段的氣道的平滑肌,平滑肌可放松以導致氣道擴張,從而減少氣流阻力,甚至是與肺部疾病相關(guān)的氣流阻力。在一些實施方式中,神經(jīng)組織可被損壞以導致基本所有氣道末梢至被損壞的組織的擴張。該神經(jīng)可以是神經(jīng)干、神經(jīng)分支、神經(jīng)纖維和/或其它可使用的神經(jīng)。
[0023] 在一些實施方式中,本申請的方法包括探測一個或多個氣道屬性并,基于該屬性估計神經(jīng)組織是否被損壞。評價包括比較測量的氣道屬性(例如比較不同時期的測量結(jié)果)、比較測量的屬性與存儲值(例如參考值)、計算基于測量的屬性的值、監(jiān)測屬性的變化、及其組合或類似。
[0024] 在一些實施方式中,用于治療對象的方法包括沿支氣管樹的氣道管腔移動腔內(nèi)裝置。一部分氣道通過使用腔內(nèi)裝置被
切除神經(jīng)。在一些實施方式種,一部分氣道被切除神經(jīng)但對氣道內(nèi)表面沒有任何重大程度上的不可逆損壞。在一些實施方式中,一部分支氣管樹被切除神經(jīng)但對支氣管樹的氣道壁內(nèi)的神經(jīng)組織(例如神經(jīng)纖維的神經(jīng)組織)沒有任何重大程度上的不可逆損壞。內(nèi)表面可定義為管腔,腔內(nèi)裝置沿著管腔移動。
[0025] 可執(zhí)行切除神經(jīng)的過程,而不破壞至少一條沿氣道延伸的動脈。在一些實施方式中,在切除神經(jīng)過程中基本所有沿氣道延伸的動脈都被保護。在一些實施方式中,在切除神經(jīng)過程中嵌入氣道壁的一條或多條神經(jīng)通常未受損。被破壞的神經(jīng)可以是氣道外的神經(jīng)干。
[0026] 在一些實施方式中,切除神經(jīng)過程可減少氣道的平滑肌伸縮性,以實現(xiàn)期望增加流入和流出肺部的氣流。在一些實施方式中,切除神經(jīng)過程導致平滑肌伸縮性的顯著下降以大幅增加流入和流出肺部的氣流。例如,對象的FEV1可能增加超過基線FEV1至少10%。因此,主體能感受到在進行日?;顒由踔羷×一顒訒r肺部功能的明顯改善。在一些實施方式中,氣道平滑肌伸縮性的減少足以導致FEV1增加約10%到30%??蓪θ我鈹?shù)量的治療部位進行治療以實現(xiàn)期望的肺功能增強,這些部位例如在主支氣管、段支氣管或亞段支氣管中。
[0027] 在一些實施方式中,用于治療的細長形組件適用于損壞神經(jīng)干的神經(jīng)組織以減弱神經(jīng)系統(tǒng)信號,該神經(jīng)系統(tǒng)信號被傳送到支氣管樹的更末梢部分。組織可被損壞,而細長形組件沿支氣管樹的管腔延伸。輸送組件可被用于提供進入神經(jīng)組織。
[0028] 在一些其它實施方式中,用于治療主體的系統(tǒng)包括細長形組件,細長形組件形成特定尺寸以沿支氣管樹的氣道管腔移動。細長形組件適用于減弱由神經(jīng)組織例如神經(jīng)干的神經(jīng)組織傳送的信號而對氣道的內(nèi)表面沒有任何重大程度上的不可逆地損壞。細長形組件可包括可嵌入的末端,該末端具有至少一個可激活元件例如消融元件。在一些實施方式中,消融元件包括一個或多個可操作
電極性以輸出射頻能量。
[0029] 在一些實施方式中,方法包括損壞第一主支氣管的神經(jīng)組織,以基本防止神經(jīng)系統(tǒng)信號移動到基本所有的與第一主支氣管連接的末梢支氣管分支。在一些實施方式中,絕大部分或所有的支氣管分支末梢至第一主支氣管被治療。在某些實施方式中,神經(jīng)組織
定位在氣管與肺部之間,支氣管分支穿過肺部延伸。該方法還包括損壞第二主支氣管的神經(jīng)組織,以基本防止神經(jīng)系統(tǒng)信號移動到基本所有的與第二主支氣管連接的末梢支氣管分支。
導管組件可被用于損壞第一主支氣管的神經(jīng)組織并損壞第二主支氣管的神經(jīng)組織,而不將導管組件從連接到第一主支氣管的氣管移除。
[0030] 在一些實施方式中,該方法包括切除支氣管樹的絕大部分的神經(jīng),以基本防止神經(jīng)系統(tǒng)信號移動到該部分基本所有的支氣管分支。在某些實施方式中,切除神經(jīng)手術(shù)包括使用少于約100能量應(yīng)用、50能量應(yīng)用、36能量應(yīng)用、18能量應(yīng)用、10能量應(yīng)用或3能量應(yīng)用的神經(jīng)組織的損壞。每個能量應(yīng)用可在不同的治療部位。在一些實施方式中,在一側(cè)或兩側(cè)肺中的基本所有的支氣管分支由能量應(yīng)用切除神經(jīng)。
[0031] 在某些實施方式中,在治療前、治療期間和/或治療后使用一個或多個探測元件探測氣道屬性。探測元件可與氣道內(nèi)表面物理地接觸以估計氣道的物理性質(zhì)。探測元件可包括一個或多個可充氣的氣球,該氣球可被定位在目標組織的末梢。
附圖說明
[0032] 在圖中,相同的參考數(shù)字標識相似的元件或動作。
[0033] 圖1是肺部和位于肺部附近及肺部內(nèi)的血管和神經(jīng)的示圖。
[0034] 圖2A是根據(jù)一個實施方式放置在左主支氣管內(nèi)的治療系統(tǒng)的示意圖。
[0035] 圖2B是治療系統(tǒng)和從該治療系統(tǒng)向遠處延伸的儀器的示意圖。
[0036] 圖3是根據(jù)一個實施方式的支氣管樹的氣道剖視圖,該氣道圍繞沿氣道管腔放置的治療系統(tǒng)的末端。
[0037] 圖4是根據(jù)一個實施方式,當氣道的平滑肌收縮且氣道管腔中存在粘液時,圍繞治療系統(tǒng)的末端的支氣管樹的氣道剖視圖。
[0038] 圖5A是治療系統(tǒng)的局部剖視圖,該治療系統(tǒng)具有輸送組件和穿過且穿出輸送組件延伸的細長形組件。
[0039] 圖5B是圖5A中設(shè)置為影響神經(jīng)干的神經(jīng)組織的細長形組件的末端的示意圖。
[0040] 圖6是根據(jù)一個實施方式、支氣管氣道的管腔中的輸送組件的側(cè)立體圖。
[0041] 圖7是穿過圖6的輸送組件移動的細長形組件的末端的側(cè)立體圖。
[0042] 圖8是根據(jù)一個實施方式從輸送組件伸出的細長形組件的末端的側(cè)立體圖。
[0043] 圖9是圖8中的末端的局部放大剖視圖,其中該末端延伸進入氣道壁。
[0044] 圖10A是根據(jù)一個實施方式的在氣道中的自伸展式消融組件的側(cè)立體圖。
[0045] 圖10B是圖10A的消融組件的正視圖。
[0046] 圖11A是在氣道中的自伸展式消融組件的另一實施方式的側(cè)立體圖。
[0047] 圖11B是圖11A的消融組件的正視圖。
[0048] 圖12A是根據(jù)一個實施方式的治療系統(tǒng)的局部剖視圖,該治療系統(tǒng)具有輸送組件和在輸送組件內(nèi)的獨立的細長形組件。
[0049] 圖12B是圖12A的治療系統(tǒng)的正視圖。
[0050] 圖13A是根據(jù)一個實施方式向治療部位輸送能量的輸送組件的剖視圖。
[0051] 圖13B是圖13A的輸送組件的正視圖。
[0052] 圖14A是根據(jù)一個實施方式的治療系統(tǒng)的局部剖視圖,該治療系統(tǒng)具有帶有定位在氣道壁中的端口的細長形組件。
[0053] 圖14B是圖14A的治療系統(tǒng)的正視圖。
[0054] 圖15A是具有可膨脹組件的治療系統(tǒng)的側(cè)立體圖。
[0055] 圖15B是圖15A的可膨脹組件的剖視圖。
[0056] 圖16是組織深度相對于組織溫度的曲線圖。
[0057] 圖17是在氣道中的圖15A的可膨脹組件的側(cè)立體圖。
[0058] 圖18是圖15A的可膨脹組件以及圍繞該可膨脹組件的氣道的剖視圖。
[0059] 圖19A是根據(jù)一個實施方式的具有可膨脹組件的治療系統(tǒng)的側(cè)立體圖。
[0060] 圖19B是圖19A的可膨脹組件的剖視圖。
[0061] 圖20A是根據(jù)另一實施方式的具有可膨脹組件的治療系統(tǒng)的側(cè)立體圖。
[0062] 圖20B是圖20A的可膨脹組件的剖視圖。
[0063] 圖21是圖20A的可膨脹組件以及圍繞該可膨脹組件的氣道的剖視圖。
具體實施方式
[0064] 在下面的說明中闡明了某些具體細節(jié)以提供對本發(fā)明的多種實施方式的全面了解。然而,本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明可實施而不限于這些細節(jié)。在其它示例中,與導管系統(tǒng)、輸送組件、可激活元件、
電路和電極相關(guān)的公知結(jié)構(gòu)沒有詳細說明以避免對本發(fā)明的實施方式的說明不必要的模糊。
[0065] 除非文意另有所指,否則貫穿整個
說明書及隨后的
權(quán)利要求書的詞匯“包括(comprise)”及其
變形例如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”應(yīng)被解釋為開放式的、包含在內(nèi)的意義,也就是“包括但不限于”。
[0066] 圖1示出了具有左肺11及右肺12的人的肺部10。氣管20從鼻部及口部向下延伸并分為左主支氣管21與右主支氣管22。左主支氣管21與右主支氣管22均分支形成肺葉、肺段支氣管以及子肺段支氣管,上述各分支具有以向外的方向(即末梢方向)逐漸減小的直徑及縮短的長度。主肺動脈30起源于心臟的右心室并經(jīng)過肺根24的前方。在肺根24處,主動脈30分支為左肺動脈和右肺動脈,左肺動脈和右肺動脈又分支以形成血管分支網(wǎng)絡(luò)。血管可在支氣管樹27的氣道旁延伸。支氣管樹27包括左主支氣管21、右主支氣管
22、細支氣管以及肺泡。交感神經(jīng)41、42在氣管20旁延伸,并分支形成神經(jīng)干45。
[0067] 左交感神經(jīng)41和右交感神經(jīng)42起源于腦干,經(jīng)過頸部,并通過胸部分別延伸至氣管20兩側(cè)。交感神經(jīng)41、42蔓延至包括前、后肺叢的神經(jīng)干45,前、后肺叢纏繞氣管20、左主支氣管21以及右主支氣管22。神經(jīng)干45還在支氣管樹27的氣道分支的外面沿其延伸。神經(jīng)干45是神經(jīng)的主干,包括由堅韌的結(jié)締組織鞘束縛在一起的神經(jīng)纖維束。
[0068] 肺部10的主要功能是將空氣中的氧氣交換進入血液,并將二氧化碳從血液中交換至空氣。氣體交換過程從富氧空氣被吸入肺部10時開始。膈膜和胸壁肋間肌的收縮配合來減少胸內(nèi)的壓力,使富氧空氣流經(jīng)肺部10的氣道。例如,空氣通過口部、鼻部、氣管20,然后通過支氣管樹27。最終空氣輸送至用于氣體交換過程的肺泡氣囊。
[0069] 將缺氧血液從心臟右側(cè)通過肺動脈30
泵送,并最終輸送至肺泡毛細血管。該缺氧血液含有豐富的廢棄二氧化碳。薄半透膜將毛細血管中的缺氧血液與肺泡中的富氧空氣隔離。這些毛細血管在肺泡之間纏繞并延伸。來自空氣的氧氣穿過膜擴散進入血液,而來自血液的二氧化碳穿過膜擴散至肺泡中的空氣。隨后,新的富氧血液從肺泡毛細血管穿過肺靜脈系統(tǒng)的血管分支流動到心臟。心臟將富氧血液泵送到全身。肺部中氧氣被消耗后的空氣在膈膜和肋間肌放松時被呼出,肺和胸壁則彈性地恢復(fù)至正常的放松狀態(tài)時。以這種方式,空氣可流過細支氣管分支、支氣管21、22和氣管20,并最終通過口部和鼻部被排出。
[0070] 圖2A的治療系統(tǒng)198可用于治療肺部10用以調(diào)整在呼氣和/或吸氣過程中的氣流。例如,氣道可擴大(如擴張)以減少氣流阻力從而增加氣體交換。治療系統(tǒng)198可影響神經(jīng)組織,如神經(jīng)干的神經(jīng)組織,來擴張氣道。
[0071] 在一些實施方式中,治療系統(tǒng)198選擇神經(jīng)系統(tǒng)為目標,神經(jīng)系統(tǒng)使用
電信號與化學信號提供肺部10和大腦之間的通信。自主神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)組織網(wǎng)絡(luò)感知并控制呼吸系統(tǒng)和脈管系統(tǒng)的活動。神經(jīng)組織包括纖維,纖維使用化學信號和電信號將感覺和運動信息從身體的一部分傳遞到另一部分。例如,神經(jīng)組織可將運動信息以神經(jīng)系統(tǒng)輸入的方式傳遞,如導致肌肉收縮或其它反應(yīng)的信號。這些纖維可由神經(jīng)元構(gòu)成。神經(jīng)組織可由結(jié)締組織,即,神經(jīng)外膜,圍繞。自主神經(jīng)系統(tǒng)包括交感神經(jīng)系統(tǒng)和副交感神經(jīng)系統(tǒng)。交感神經(jīng)系統(tǒng)在很大程度上參與了緊張時的“興奮”功能。副交感神經(jīng)系統(tǒng)在很大程度上參與了能量節(jié)約期間的“生長性”功能。交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)系統(tǒng)是同時活躍的,一般對器官系統(tǒng)具有互動效應(yīng)。盡管血管的神經(jīng)支配來源于這兩個系統(tǒng),但氣道的神經(jīng)支配在本質(zhì)上主要是副交感神經(jīng)系統(tǒng)的,并在右交感神經(jīng)42與左交感神經(jīng)41中在肺部和大腦之間移動。
[0072] 治療系統(tǒng)198可對一個或多個該神經(jīng)干45執(zhí)行多個處理以影響與該神經(jīng)干相關(guān)的肺部部分。由于神經(jīng)干45的網(wǎng)絡(luò)中的一些神經(jīng)組織接合到其它神經(jīng)(例如,連接到食道的神經(jīng)、穿過胸部進入腹部的神經(jīng)等),因此治療系統(tǒng)198可治療具體部位,以最小化、限制或大幅消除對那些其它神經(jīng)的不必要的損傷。當前肺叢和后肺叢的一些纖維向外移動至肺部10中時,其接合于沿氣管20、支氣管分支和細支氣管的外表面延伸的小神經(jīng)干。該小神經(jīng)干沿支氣管分支不斷彼此分叉并傳送纖維進入氣道壁,如參照圖3和圖4所描述的。
[0073] 治療系統(tǒng)198可影響與感興趣的特定部位相關(guān)的特定神經(jīng)組織,例如交感神經(jīng)組織。交感神經(jīng)組織包括在神經(jīng)分支中彼此平行的傳出纖維與傳入纖維。傳出神經(jīng)組織將信號從大腦傳遞至氣道效應(yīng)細胞,主要是氣道平滑肌細胞和粘液分泌細胞。傳入神經(jīng)組織從多方面響應(yīng)刺激與伸張的氣道
感受器傳遞信號至大腦。傳出神經(jīng)組織使從氣管20一直到末端細支氣管的平滑肌細胞受神經(jīng)支配,而傳入纖維的神經(jīng)支配主要限于氣管20和較大的支氣管。傳出交感神經(jīng)組織對氣道具有恒定的基線緊張作用,導致平滑肌收縮與粘液分泌保持基線水平。
[0074] 治療系統(tǒng)198可影響傳出組織和/或傳入組織以控制氣道平滑肌(例如,使平滑肌受神經(jīng)支配)和粘液分泌。與肺部疾病相關(guān)的氣道平滑肌的收縮和過多的粘液分泌往往導致相對高的氣流阻力,從而導致氣體交換的減少和肺部性能的下降。
[0075] 例如,治療系統(tǒng)198可減弱沿交感神經(jīng)41、42傳送的導致肌肉收縮、粘液分泌等的信號的傳遞。該減弱可包括但不限于阻礙、限制、阻止和/或中斷信號的傳遞。例如,該減弱可包括減小神經(jīng)信號的信號振幅或減弱神經(jīng)信號的傳遞。減少或停止到末梢氣道的神經(jīng)系統(tǒng)輸入可改變氣道平滑肌的伸縮性、氣道粘液分泌、氣道炎癥等,從而控制流入和流出肺部10的氣流。在一些實施方式中,可減少神經(jīng)系統(tǒng)輸入以相應(yīng)地減少氣道平滑肌伸縮性。在一些實施方式中,可將氣道粘液分泌減少足夠的量以大幅減少咳嗽和/或氣流阻力。信號減弱可允許平滑肌放松并防止、限制或基本消除由粘液分泌細胞分泌的粘液。以這種方式,可改變健康的和/或患病的氣道以調(diào)整肺部功能。治療后,可使用多種類型的問卷或檢測來評估受治療者對治療的反應(yīng)。如果需要或想要,可進一步執(zhí)行其它處理以減少咳嗽
頻率、減少呼吸困難、減少喘息等。
[0076] 圖1的主支氣管21、22(即,1級氣道)可被治療以影響支氣管樹27的末梢部分。在一些實施方式中,在沿左、右肺根24且位于左肺11、右肺12的外部的
位置處,對左主支氣管21和右主支氣管22進行治療。治療部位可遠離交感神經(jīng)分支連接于氣管和主支氣管
21、22處,并與肺部11、12接近。可使用包括兩種療法應(yīng)用的單個療程治療整個支氣管樹
27或其絕大部分。延伸進入肺部11、12的基本全部支氣管分支都可受到作用,以提供高水平的治療效果。由于主支氣管21、22中的支氣管動脈具有相對較大的直徑和高
散熱能力,因此可保護支氣管動脈免受治療造成的意外傷害。
[0077] 在一些實施方式中,對左主支氣管21、右主支氣管22的其中之一進行治療以治療支氣管樹27的一側(cè)。主支氣管21、22中的另一個則可基于首次治療的效果進行治療。例如,可對左主支氣管21進行治療以治療左肺11。可對右主支氣管22進行治療以治療右肺12。在一些實施方式中,單個治療系統(tǒng)可損壞支氣管21、22的其中之一的神經(jīng)組織,并可損壞另一個主支氣管21、22的神經(jīng)組織而無需將治療系統(tǒng)從氣管20移除。因而可損壞沿主支氣管21、22的神經(jīng)組織,而無需從氣管20移除治療系統(tǒng)。在一些實施方式中,可進行單個處理就方便地治療病人的支氣管樹的基本全部或者至少大部分(例如,支氣管氣道的至少50%、70%、80%、90%)。在其它處理中,在治療肺11、12的其中之一后,治療系統(tǒng)可從病人移除。如果需要,之后用另一處理對肺11、12中的另一個進行治療。
[0078] 圖2A和圖2B的治療系統(tǒng)198可治療在主支氣管21、22末梢的氣道。例如,治療系統(tǒng)198可被定位在較高級的氣道中(如氣道級>2),以影響支氣管樹27的遠處末梢部分。治療系統(tǒng)198可導航通過曲折氣道以執(zhí)行各種不同處理,例如,對肺葉的一部分、整個肺葉、多個肺葉、或者單肺或兩肺進行神經(jīng)切除。在一些實施方式中,對肺葉支氣管進行治療以切除肺葉的神經(jīng)。例如,可針對沿肺葉支氣管的一個或多個治療部位,以切除連接到該肺葉支氣管的整個肺葉的神經(jīng)??芍委熥蠓稳~支氣管以影響左上肺葉和/或左下肺葉??芍委熡曳稳~支氣管以影響右上肺葉、右中肺葉、和/或右下肺葉。肺葉可同時或依次進行治療。在一些實施方式中,醫(yī)生可治療一個肺葉?;谥委熜Ч?,醫(yī)生可同時或依次治療另外的肺葉。以這種方式,支氣管樹的不同隔離區(qū)域可被治療。
[0079] 治療系統(tǒng)198還可用于段支氣管或亞段支氣管。每個段支氣管可通過沿各段支氣管輸送能量至單獨的治療部位而被治療。例如,能量可被輸送到右肺的每個段支氣管。在一些處理中,10種能量應(yīng)用可治療右肺的絕大部分或基本上整個右肺。在一些處理中,通過使用少于36種不同能量應(yīng)用治療兩側(cè)肺部的絕大部分或基本全部。依照支氣管樹的解剖結(jié)構(gòu),往往可通過使用一種或兩種能量應(yīng)用切除段支氣管的神經(jīng)。
[0080] 治療系統(tǒng)198可影響神經(jīng)組織,同時保持其它組織或解剖特點如粘液腺、纖毛、平滑肌、體脈管(如血管)等的功能。神經(jīng)組織包括神經(jīng)細胞、神經(jīng)纖維、樹突、以及如神經(jīng)膠質(zhì)等支持組織。神經(jīng)細胞傳遞電脈沖,神經(jīng)纖維延長傳導脈沖的軸突。電脈沖轉(zhuǎn)換為化學信號以與效應(yīng)細胞或其它神經(jīng)細胞通信。利潤,治療系統(tǒng)198能夠切除支氣管樹27的一部分氣道的神經(jīng),以減弱由神經(jīng)組織傳遞的一個或多個神經(jīng)系統(tǒng)信號。切除神經(jīng)可包括損壞沿氣道的一部分神經(jīng)干的所有神經(jīng)組織,以阻斷基本所有的信號沿支氣管樹通過神經(jīng)干的受損部分傳送到更遠的位置。如果多個神經(jīng)干沿氣道延伸,每個神經(jīng)干均可受到損壞。因此,沿支氣管樹的一部分的神經(jīng)分布也被切除。當信號被切斷時,末梢氣道平滑肌可放松從而導致氣道擴張。這種氣道擴張減少氣流阻力,從而增加在肺部10內(nèi)的氣體交換,因此減少、限制、或基本消除如呼吸急促、氣喘、胸悶等一個或多個癥狀。目標神經(jīng)組織的周圍或附近的組織可能受到影響,但不會永久損壞。在一些實施方式中,例如,治療前后,沿經(jīng)治療的氣道的支氣管血管能夠?qū)㈩愃频难毫枯斔偷街獾辣诮M織,沿經(jīng)治療的氣道的肺部血管能夠?qū)㈩愃频难毫枯斔偷街夤軜?7的末梢區(qū)域的肺泡囊。這些血管可繼續(xù)輸送血液以保持足夠的氣體交換。在一些實施方式中,氣道平滑肌沒有被明顯損壞。例如,沒有明顯影響呼吸功能的、氣道壁中一段相對較小的平滑肌能可逆地變化。如果用能量破壞氣道外的神經(jīng)組織,有療效的有效量的能量將不到達非目標平滑肌組織的重要部分。
[0081] 圖2A的治療系統(tǒng)198包括治療
控制器202和與控制器202連接的管腔內(nèi)細長形組件200。細長形組件200可插入氣管20,并被導航進入且通過具有或不具有輸送組件的支氣管樹27。細長形組件200包括能夠選擇性地影響組織的末端203。
[0082] 圖2A的控制器202可包括一個或多個處理器、
微處理器、
數(shù)字信號處理器(DSP)、現(xiàn)場可編程
門陣列(FPGA)和/或
專用集成電路(ASIC)、內(nèi)存裝置、總線、電源等。例如,控制器202可包括與一個或多個內(nèi)存裝置通信的處理器。總線可將內(nèi)部或外部電源連接到處理器。內(nèi)存可能采取多種形式,包括例如一個或多個
緩沖器、寄存器、隨機存取
存儲器(RAM)、和/或
只讀存儲器(ROM)??刂破?02還可包括顯示器,如屏幕。
[0083] 在一些實施方式中,控制器202具有
閉環(huán)系統(tǒng)或
開環(huán)系統(tǒng)。例如,控制器202可具有閉環(huán)系統(tǒng),其中,基于來自一個或多個
傳感器的反饋信號控制提供至末端203的電量,上述傳感器被配置為傳遞(或傳送)指示一個或多個組織特征、能量分布、組織溫度、或其它任何感興趣的可測量參數(shù)中的一個或多個的信號?;谶@些讀數(shù),控制器202可調(diào)整末端203的操作。此外,治療系統(tǒng)198可以是開環(huán)系統(tǒng),其中,末端203的操作是由用戶輸入設(shè)置的。例如,治療系統(tǒng)198可被設(shè)置為固定功率模式。治療系統(tǒng)198可在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)之間反復(fù)切換以治療不同類型的部位是可以預(yù)期的。
[0084] 圖2A至圖4的末端203可以肺10中的多個部位為目標,包括但不限于神經(jīng)組織(如交感神經(jīng)41、42、神經(jīng)干45的組織等)、纖維組織、病變或異常組織(如癌組織、發(fā)炎組織等)、肌肉組織、血液、血管、解剖特征(如膜、腺體、纖毛等)、或者其它感興趣的部位。多種類型的末端將參照圖5A至圖14B描述。
[0085] 圖3是作為支氣管示出的健康氣道100的橫向剖視圖。末端203沿由氣道100的內(nèi)表面102界定的腔101被定位。示出的內(nèi)表面102由基質(zhì)112a圍繞的上皮110的收縮層界定。一層平滑肌組織114圍繞基質(zhì)112a。一層基質(zhì)112b位于肌肉組織114和結(jié)締組織124之間。粘液腺116、軟骨板118、血管120以及神經(jīng)纖維122位于基質(zhì)層112b之內(nèi)。支氣管動脈分支130和神經(jīng)干45在氣道100的壁103的外部。示出的動脈130和神經(jīng)干
45位于由氣道壁103圍繞的結(jié)締組織124內(nèi),并大致朝向平行于氣道100的方向。在圖1中,例如神經(jīng)干45從交感神經(jīng)41、42開始沿氣道100朝向氣囊延伸。神經(jīng)纖維122位于氣道壁103中并從神經(jīng)干45向肌肉組織114延伸。神經(jīng)系統(tǒng)信號通過神經(jīng)纖維122從神經(jīng)干45傳遞至肌肉114。
[0086] 圖3的末端203可損壞、刺激或以其它方式導致沿上皮110的纖毛期望的響應(yīng),以便控制(例如,增加或減少)纖毛運輸。當人呼吸時許多顆粒被吸入,而氣道作為
過濾器作用以除去空氣中的微粒。纖毛運輸系統(tǒng)作為自清潔機制用于遍及肺部10的所有氣道。纖毛運輸是清理肺部10的遠端部分的粘液的主要方法,從而作為肺部10的主要免疫屏障作用。例如,圖3的內(nèi)表面102可被纖毛
覆蓋且覆有粘液。作為纖毛運輸系統(tǒng)的一部分,粘液使許多吸入顆粒陷入其中(例如,無用的污染物如煙草煙霧)并將這些顆粒向喉部移動。纖毛的纖毛擺動使由粘液及陷入的顆粒形成的連續(xù)覆層從肺部10的遠端部分經(jīng)過咽喉部從呼吸系統(tǒng)排出。末端203可損壞纖毛以減少粘膜纖毛運輸或刺激纖毛以增加粘膜纖毛運輸。
[0087] 在一些實施方式中,末端203選擇性地治療氣道壁103內(nèi)側(cè)的目標治療部位(例如,基質(zhì)112a、112b中的解剖特征)。例如,可使粘液腺116受到損壞以使粘液分泌減少足夠的量以防止會導致氣流阻力增加的粘液聚積,同時,如果需要或想要,還保留足夠的粘液分泌以保持有效的粘膜纖毛運輸。在一些實施方式中,例如,末端203輸出消融能量,其穿過氣道壁103的內(nèi)部外圍向粘液腺116移動。在其它實施方式中,末端203插入氣道壁103中以將末端203定位在粘液腺116旁。嵌入的末端203隨后治療粘液腺116,同時限制對周圍組織的治療。末端203還可用于破壞經(jīng)過氣道壁103或氣道壁103中的其它解剖特征的神經(jīng)分支/纖維。
[0088] 如果氣道100過度收縮,則氣道100中的氣流阻力可能相對較高。末端203可放松肌肉組織114以擴張氣道100以便減少氣流阻力,從而使更多空氣到達用于氣體交換過程的肺泡囊。支氣管樹47的多個氣道的肌肉可響應(yīng)于穿過神經(jīng)干45傳送的信號而收縮。末端203可能損壞遍及肺部10的部位以使收縮的氣道擴張。
[0089] 圖4是氣道100的一部分的橫向剖視圖,該部分具有處于收縮狀態(tài)的平滑肌組織114和來自肥大的粘液腺116的粘液150。收縮的肌組織114和粘液150共同局部地阻塞管腔101。末端203可使平滑肌組織114放松,并減少、限制、或基本消除粘液腺116的粘液分泌。隨后氣道100可擴張而粘液150的量可減少,以有效地擴大管腔101。
[0090] 圖3和圖4的末端203可輸送不同類型的能量。本文中所使用的術(shù)語“能量”是廣義的解釋,包括但不限于,
熱能、低溫能(如冷卻
能源)、
電能、聲能(如超聲能量)、無線電頻率能、高
電壓脈沖能、機械能、
電離輻射、光學能源(如光能)及其組合,以及適于治療組織的其它類型的能量。通過舉例的方式,熱能可用于加熱組織。機械能可用于刺穿、撕裂、剪切、
擠壓、損壞組織、或?qū)M織進行其它物理損壞。在一些實施方式中,末端203對組織應(yīng)用壓力以便暫時或永久地損壞組織。電能特別適于破壞細胞膜,如神經(jīng)干組織或其它目標解剖特征的細胞膜。聲能可根據(jù)具體應(yīng)用的參數(shù)以連續(xù)波或脈沖波的方式發(fā)射。此外,聲能可被以多種形狀的
波形發(fā)射,如
正弦波、三
角波、方波、或其它波形。
[0091] 在一些實施方式中,使用
流體(如液體、氣體或其混合物)破壞組織。末端203可包括一個或多個流元件,通過這些元件流體可循環(huán)以控制流元件的表面溫度。流元件可以是一個或多個氣球、可膨脹的部件等。流體可以是加熱的/冷卻的鹽水、低溫液體等。此外又或者,末端203可包括一個或多個端口,流體通過這些端口流向受創(chuàng)傷的組織。
[0092] 在一些實施方式中,末端203輸送一種或多種物質(zhì)(如
放射性粒子、放射性物質(zhì)等)、治療劑等。示例性但非限制性的治療劑包括但不限于一種或多種抗生素、消炎藥、藥用活性物質(zhì)、支氣管收縮藥、支氣管擴張劑(如β-腎上腺素受體激動劑、抗膽
堿能藥物等)、神經(jīng)阻滯藥、光反應(yīng)劑或其組合。例如,長效或短效神經(jīng)阻斷藥物(如抗膽堿能藥物)可被輸送到神經(jīng)組織以暫時或永久地減弱信號的傳輸。物質(zhì)也可直接輸送到神經(jīng)122和/或神經(jīng)干45,以化學地傷害神經(jīng)組織。
[0093] 圖5A至圖14B示出了用于沿氣道管腔輸送的實施方式。示出的實施方式只是能夠執(zhí)行特定處理的一些治療系統(tǒng)類型的示例。應(yīng)當認識到,每個本文描述的治療系統(tǒng)均可根據(jù)要進行的治療被修改以治療不同位置的組織。治療可在位于左肺與右肺的內(nèi)部或外部的氣道中進行。圖5A至圖13B示出能夠輸出能量的治療系統(tǒng)。這些治療系統(tǒng)可在預(yù)定的時間周期內(nèi)連續(xù)地輸出能量同時保持穩(wěn)定。此外,治療系統(tǒng)可產(chǎn)生脈沖、可被多次激活、或者以這些方式的任意組合驅(qū)動。不同的能量應(yīng)用模式可通過配置治療系統(tǒng)本身、或可能包括向不同位置移動治療組件或其任何組成部分而實現(xiàn)。
[0094] 參照圖5A,治療系統(tǒng)198A包括細長形組件200A,該細長形組件具有沿氣道100定位的末端203A。細長形組件200A穿過輸送組件400的工作管腔401延伸,并包括軟管道500以及從管道500突出的可展開的消融組件520。
[0095] 管道500可以是大致直形的管道,并且管道500在沿著管腔401移動時是彎曲的。在一些實施方式中,管道500具有預(yù)制的非線性段503以引導消融組件520朝向氣道壁103。如圖5A所示,管腔401的直徑可顯著大于管道500的外徑。當管道500通過到輸送組件400外部時,管道500呈現(xiàn)預(yù)置配置。軟管道500可全部或部分地由一種或多種金屬、
合金(例如
鋼合金如
不銹鋼)、塑料、
聚合物及其組合,以及其它
生物相容性材料構(gòu)成。
[0096] 在一些實施方式中,管道500在輸送配置和治療配置之間選擇性地移動。例如,管道500可具有用于輸送的基本為直形的配置,及用于接合組織的彎曲的配置。在這樣的實施方式中,管道500可全部或部分地由一種或多種
形狀記憶材料構(gòu)成,該材料被激活時使管道500在輸送配置和治療配置之間移動。形狀記憶材料包括,例如形狀
記憶合金(如鎳)、形狀記憶聚合物、
鐵磁材料等。當被激活時(例如熱激活),這些材料可從第一預(yù)設(shè)配置向第二預(yù)設(shè)配置轉(zhuǎn)變。
[0097] 消融組件520包括保護段524和消融元件525。當消融元件525被激活時,消融元件525向目標組織輸出能量。保護段524抑制或阻止輸出的能量以保護非目標組織。消融元件525和保護段524合作以提供本地化的能量輸送,以最小化、限制、或基本消除不期望的與輸出的能量相關(guān)的輔助創(chuàng)傷。
[0098] 消融元件525可適用于輸出消融組織的能量。術(shù)語“消融(ablate)”或“消融(ablation)”包括其衍生詞,包括但不限于組織的電氣性能、力學性能、化學性能、或其它性能的重大變化。在參照本文的各示例性實施方式示出和描述的肺部消融應(yīng)用的上下文中,“消融”包括神經(jīng)組織性質(zhì)的充分變化以基本阻止電
信號傳輸穿過經(jīng)消融的神經(jīng)組織。
[0099] 在文中“消融元件”中的術(shù)語“元件”包括分立元件(如電極),或多個分立元件(如多個空間分離的電極),其被設(shè)置以共同治療組織區(qū)域治療分離的部位。一種類型的消融元件在耦合于電源并由電源供電時放出消融組織的能量。示例的發(fā)射能量的消融元件包括但不限于,可與直流(DC)電源或交流(AC)電源(例如射頻(RF)
電流源)耦合的電極元件、可由
微波能源供應(yīng)能量的天線元件、脈沖高電壓源、加熱元件(如金屬元件或其它被通電的熱導體,其通過
對流熱交換、傳導
傳熱來發(fā)出熱量)、發(fā)光元件(例如,當光纖耦合到
光源時,光纖傳輸能夠發(fā)射足夠的光能消融組織)、光源(如激光、發(fā)光
二極管等)、
超聲波元件如超聲元件,當其耦合到適合的激勵源時,超聲元件適用于發(fā)射足夠的
超聲波以消融組織)及其組合等。
[0100] 本文中所使用的術(shù)語“消融”包括其變形,并被解釋為包括但不限于破壞、永久損壞或傷害組織、或使組織受創(chuàng)。例如,消融可包括局部組織破壞、細胞溶解、細胞縮小、
壞死、或其組合。
[0101] 在一些實施方式中,消融組件520可通過管道500內(nèi)的電線連接到能源發(fā)生器(例如射頻(RF)發(fā)
電機)。例如,RF發(fā)電機可并入圖2A的控制器202。在一些實施方式中,RF發(fā)電機被并入消融組件520。
[0102] RF能量可被以基于治療的所需頻率輸出。示例頻率包括但不限于,在約50KHZ至約1000MHZ的范圍內(nèi)的頻率。當RF能量被導入組織時,組織內(nèi)的能量被轉(zhuǎn)換為熱能,導致組織溫度變?yōu)樵诩s40℃至90℃的范圍內(nèi)。RF能量可被用于約1秒至120秒的時長范圍內(nèi)。在一些實施方式中,RF發(fā)生器具有單一通道且輸送約1至25瓦特的RF能量,并具有連續(xù)流動能力。其它
頻率范圍、在體內(nèi)的時間以及輸出功率也可被使用。
[0103] 保護段524可以盾的形式制成,其全部或部分由相對于來自消融元件525的能量為非透射的材料構(gòu)成。在一些實施方式中,保護段524由一種或多種金屬、透光材料等組成。如果消融元件525輸出消融能量,保護段524可阻擋足夠量的消融能量以防止消融直接在保護段524旁邊的組織。以這種方式,非目標組織不會被永久損壞。
[0104] 在治療進行前、進行后與進行期間,用戶可通過使用圖5A和圖5B的組件400可視地檢查氣道100以定位并評估治療部位和非目標組織400。輸送組件400可以是導管、輸送鞘、支氣管鏡、
內(nèi)窺鏡或其它用于引導細長形組件200A的適合裝置。在一些實施方式中,輸送組件400包括一個或多個察看裝置,如光學察看裝置(例如
照相機)、光學套件(例如一套鏡頭)等。例如,輸送組件400可以為支氣管鏡的形式,其具有一個或多個用于照明的燈和用于傳送圖像的光纖。通過另一個示例的方式,輸送組件400可具有超聲波察看裝置,如參照圖11A和11B所描述的。
[0105] 圖6至圖9示出使用治療系統(tǒng)198A的示例方法。一般來說,治療系統(tǒng)198A可改變氣道100的神經(jīng)組織以控制神經(jīng)系統(tǒng)向一部分肺部的輸入,同時不對其它肺部結(jié)構(gòu)造成重大損壞。
[0106] 如圖6所示,輸送組件400沿氣道100的管腔101移動,如箭頭560所指示的。細長形組件200A由輸送組件400承載,以防止在放置輸送組件400時傷害氣道100。
[0107] 圖7示出細長形組件200A沿管腔401向開口564移動,如箭頭568所指示的。雖然細長形組件200A移動穿過輸送組件400(在剖視圖中示出),但是消融組件520(在剖視圖中示出)可被封裝在管道500內(nèi)以防止損壞氣道100和/或輸送組件400。用戶可將管道500從輸送組件400朝向氣道壁103推出。
[0108] 圖8示出了與壁103接近的管道500的遠端570。尖銳的消融組件520從管道500展開并接觸壁103。消融組件520隨后前進穿過壁103直至外露的消融組件525嵌入壁103內(nèi),如圖9所示。消融組件520相對于氣道103的位置可通過延長或收回消融組件520來調(diào)整。由于消融組件520相對較小,因此壁103可受到的創(chuàng)傷無足輕重。
[0109] 示出的消融組件520與RF發(fā)生器的一條
導線連接,而RF發(fā)生器的另一導線可連接到外部電極。當RF發(fā)生器被激活時,消融元件525輸送RF能量到接觸或鄰近消融元件525的組織。射頻能量流經(jīng)組織并轉(zhuǎn)換成熱能。熱量集中在氣道壁103的外部。例如,圖
5B的消融元件525輸出RF能量,造成對神經(jīng)干45的損壞。在一些實施方式中,足夠量的RF能量輸送到神經(jīng)干45以破壞神經(jīng)干45的整個縱斷面,同時保持到達血管130的能量低于導致組織破壞的量。對其它非目標區(qū)域(如上皮細胞)的損壞也可保持在或低于可接受的水平。因此,治療可以進行而不對氣道100的其它區(qū)域,甚至是鄰近治療部位的區(qū)域,造成任何重大損壞。
[0110] 自然的身體功能可幫助防止、減少或限制對組織的損壞。如果支氣管動脈分支130由治療系統(tǒng)198A加熱,血管130內(nèi)的血液可吸收熱能,然后將熱能從分支130的加熱部分帶走。以這種方式,熱能傳送到血液。進行治療后,支氣管動脈分支130可繼續(xù)保持肺部組織的健康。
[0111] 此過程可被重復(fù)從而損壞神經(jīng)干45位于壁103的圓周外的其它組織。在一些實施方式中,可對圍繞氣道100的所有神經(jīng)進行治療,以防止信號在氣道100的近端部分572和氣道100的遠端部分573之間經(jīng)過,如圖5A所示。由于信號沒有傳送到遠端部分573,遠端部分573可擴張。氣道100還可大致維持不受損壞,以保持遠端部分573健康。治療過程完成后,消融組件520縮回到管道500內(nèi),以便從氣道100移走或布置到其它治療位置。
[0112] 治療效果可至少部分地基于一個或多個氣道屬性、肺功能檢測、運動能力檢測和/或問卷被評估。病人可被評估以
跟蹤和監(jiān)控其進展。如果需要或想要,可執(zhí)行其它處理直到得到所需的響應(yīng)。
[0113] 用于評估氣道屬性的不同類型的儀器可與治療系統(tǒng)一起使用。消融過程中,來自儀器的反饋可指示目標組織是否已被消融。一旦目標組織被消融,治療可中斷以最小化或限制對健康的非目標組織造成的附帶損壞(如果有的話)。圖2B示出了具有探測元件的氣球形式的儀器199。流體(如空氣、生理鹽水等)可用于使氣球膨脹以評估氣道屬性。儀器199可以是用于氣道擴張、氣道阻塞等的常規(guī)儀器??墒褂每蓮脑S多醫(yī)療供應(yīng)商處,包括Ackrad實驗室(Ackrad Laboratories)、克蘭福德(Cranford)、新澤西和埃里希耶格(New Jersey and ErichJaeger)、赫希貝格(Hoechberg)、德國,購買的儀器或?qū)⑵湫薷暮笈c本文公開的治療系統(tǒng)一起使用。該儀器可被穿過治療系統(tǒng)(例如穿過治療系統(tǒng)的中心管腔)輸送以將探測元件定位到治療系統(tǒng)的遠端。
[0114] 由儀器的評估的氣道屬性可包括但不限于,氣道的物理性質(zhì)(如氣道可塑性、收縮性質(zhì)等)、氣道阻力、氣道管腔尺寸(例如,氣道形狀、氣道直徑等)、氣道反應(yīng)(如對刺激的反應(yīng))、肌肉特征(例如肌伸縮性、肌肉
張力等)或類似的。在一些實施方式中,可通過測量膨脹到已知壓力的管腔內(nèi)氣球的壓力變化來監(jiān)控氣道肌肉特征的變化?;跉馇騼?nèi)的壓力變化,醫(yī)生確定對治療的影響(如果有的話),包括但不限于目標組織是否受到刺激、損壞、消融或類似。例如,氣球可定位到目標組織的遠端。由于神經(jīng)組織受損,氣球周圍的氣道內(nèi)的肌肉張力被減少,導致氣道膨脹以及氣球膨脹。氣球膨脹時氣球內(nèi)的壓力下降。
[0115] 儀器199和治療系統(tǒng)198可穿過輸送裝置中的不同管腔被輸送,輸送裝置包括但不限于多腔導管、輸送鞘、支氣管鏡、內(nèi)窺鏡或其它用于輸送與引導多個裝置的適合裝置。輸送裝置可基于治療部位的位置、治療系統(tǒng)的配置等來選擇。
[0116] 氣道阻力的減少可能表示氣道的通道是開放的,例如,響應(yīng)于輸入這些氣道的神經(jīng)系統(tǒng)輸入的減弱而導致的氣道阻力減少。與治療低級氣道(例如,主支氣管、肺葉支氣管、段支氣管)相關(guān)的氣道阻力的減少量可能大于與治療高級氣道(例如亞段支氣管)相關(guān)的氣道阻力的減少量。醫(yī)生可為治療選擇適當?shù)臍獾酪詫崿F(xiàn)期望的氣道阻力的減少,并且可在病人口部、鄰近治療部位的支氣管分支、氣管、或任何其它合適的位置測量氣道阻力。可在進行治療前、進行治療期間和/或進行治療后測量氣道阻力。在一些實施方式中,在支氣管樹內(nèi)的位置通過例如使用通氣的治療系統(tǒng)對氣道阻力進行測量,通氣的治療系統(tǒng)允許從遠離治療部位的區(qū)域呼吸。
[0117] 圖10A至圖14B示出治療組件,除了下文所述內(nèi)容之外,該治療組件與參照圖5A至圖9所描述的治療組件198A大致類似。圖10A示出了治療系統(tǒng)198B,其包括細長柔性管道610和多個徑向可展開的消融組件620。當管道610穿過輸送組件400被拉近時(在剖視圖中示出),消融組件620可向內(nèi)收縮。當多個消融組件620被從輸送組件400推出時,消融組件620通過徑向向外偏置而自伸展。
[0118] 每個電極組件620包括用于刺穿氣道壁103的尖銳尖端,并且包括可延伸且可縮回的尖銳的消融元件625。消融組件620優(yōu)選地是絕緣的,除了外露的消融元件625。消融組件620可通過在管道610內(nèi)移動的電線連接到RF發(fā)電機。雖然治療系統(tǒng)198B被傳輸,但消融組件620可定位在管道610內(nèi)。消融組件620可從管道610移出并帶入接觸壁103。消融組件620可同時穿過氣道壁103移動直到消融組件625的期望長度位于氣道壁103內(nèi)。
[0119] 如在圖10B所示,被以電極示出的多個消融元件625可沿氣道壁103彼此周向地分離。消融元件625可均勻或不均勻地彼此分離。
[0120] 所有的消融組件620可與RF發(fā)生器的一條導線連接,而RF發(fā)生器的另一條導線可連接到外部電極623(在剖視圖中示出),使電流在消融組件620之間流動和/或在一個或多個消融組件620與外部電極623之間流動。在一些實施方式中,
選定數(shù)量的消融組件620與RF發(fā)生器的一條導線連接,而其它的消融組件620與RF發(fā)生器的另一條導線連接,使得電流在消融組件620之間流動。
[0121] 當RF發(fā)生器被激活時,電流穿過組織流動并產(chǎn)生期望的熱量。該熱量可集中在氣道壁103的外部以損壞周圍組織。例如,結(jié)締組織的溫度可高于基質(zhì)、平滑肌、和/或上皮細胞的溫度。通過舉例的方式,結(jié)締組織的溫度可高到足以導致?lián)p壞神經(jīng)干45的神經(jīng)組織,而氣道100的其它非目標組織保持低溫,以防止或限制對非目標組織的損壞。在其它實施方式中,熱量可被集中在氣道壁103的一個或多個內(nèi)部層(如基質(zhì))或氣道壁103的內(nèi)邊緣(例如上皮)。
[0122] 如圖10B所示,支氣管動脈分支130的一個或多個血管可相對接近消融元件625。由消融元件625產(chǎn)生的熱量可被控制,以使得穿過支氣管動脈分支130流動的血液保護分支130免受熱損傷,同時神經(jīng)組織被損壞,即使神經(jīng)組織位于動脈分支130旁。治療過程完成后,將消融組件620縮回至管道610內(nèi)以從氣道100移走或放置在其它的治療位置。
[0123] 圖11a和圖11B示出治療系統(tǒng)198C,其包括細長柔性管道710和多個可伸長并可縮回的消融組件720。當消融組件720展開時,消融組件720徑向向外偏置并與氣道100的管狀段719接觸。消融組件720的消融元件725可軸向且周向地在管狀段719的治療長度LT上分布。
[0124] 消融組件720可包括保護段721和外露消融元件725。保護段721可從管道710延伸至氣道100的內(nèi)表面。消融元件725從相應(yīng)的保護段721伸出。消融組件720可通過在管道710內(nèi)移動的電線連接到射頻(RF)發(fā)電機。
[0125] 治療系統(tǒng)198C被輸送到氣道100內(nèi)的期望治療位置。當治療系統(tǒng)198C被輸送時,消融組件720縮回管道710內(nèi),以免破壞氣道100和/或輸送裝置400。一旦就位,尖銳消融元件725被帶入接觸氣道壁103。然后,元件725穿過氣道壁103前進直至消融元件625嵌入氣道壁103內(nèi)。基本上所有的消融組件720都可連接到RF發(fā)生器的一條導線,而RF發(fā)生器的另一條導線可連接到外部電極,使電流在消融組件720和外部電極之間流動。此外,選定的消融組件720可連接到RF發(fā)生器的一條導線,而其它消融組件720可連接到RF發(fā)生器的另一條導線,使電流可在消融組件720之間流動。
[0126] 圖12A示出圖5A和圖5B的通過輸送組件400A的細長形組件200A,其作為支氣管鏡被示出,細長形組件200A具有成像裝置850。成像裝置850定位在輸送組件400A的尖端413A。在一些實施方式中,成像裝置850包括工作頻率為約1MHz至約250MHz且具有多普勒功能的超
聲換能器陣列。圖12A和圖12B中示出成像裝置850輸出的波陣面860。
[0127] 使用時,輸送裝置400A前進到氣道100的期望治療區(qū)域。成像裝置850隨后用于將氣道壁103的至少一部分成像,從而定位位于氣道壁外部的結(jié)締組織124中的解剖結(jié)構(gòu),如神經(jīng)干45和/或支氣管動脈分支130。例如,成像裝置850可用于氣道100的周向成像。在一些操作模式中,目標組織(如神經(jīng)干45、粘液腺116等)的位置使得僅壁103上直接鄰近目標組織的部分和結(jié)締組織124被治療。在其它操作模式中,非目標組織(如支氣管動脈分支130)的位置使得壁103的所有其它區(qū)域和結(jié)締組織124被治療。
[0128] 當治療神經(jīng)干45時,輸送組件400A的尖端413可被引導并定位在選取的神經(jīng)干45附近。一旦就位,尖銳消融元件525被帶入且與壁103接觸。消融元件525隨后穿過壁
103前進直到消融元件525被嵌入。示出的外露消融元件525鄰近結(jié)締組織124中的神經(jīng)干。RF發(fā)生器被激活,電流在消融組件520與壁103的組織之間流動。電流導致神經(jīng)干45的組織溫度升高直到加熱的組織被損壞。通過將消融組件520定位在神經(jīng)干45附近,神經(jīng)干45有選擇性地受損,同時使對非目標組織如支氣管動脈130的傷害最小化。此過程可能重復(fù)以損壞圍繞壁103的圓周或在結(jié)締組織124內(nèi)部或附近的其它神經(jīng)分支45。
[0129] 多種類型的裝置可用于遠程治療目標組織。圖13A和圖13B示出支氣管鏡形式的治療系統(tǒng)200E,其尖端413E處具有高能量超聲換能器陣列950。超聲換能器陣列950可被設(shè)置為對期望的治療部位成像。超聲換能器陣列950隨后用于壁103進行周向成像以定位神經(jīng)干45和/或支氣管動脈130。在一些操作模式中,神經(jīng)干45被定位,并且僅氣道100的壁103的區(qū)域和包圍神經(jīng)干45的結(jié)締組織124被使用超聲能量進行治療。在其它操作模式中,支氣管動脈130被定位,而氣道100的壁103的所有其它區(qū)域和結(jié)締組織124被使用超聲能量進行治療。
[0130] 超聲換能器陣列950可將高度集中的聲波960傳送到結(jié)締組織124以破壞神經(jīng)干45,并最小化或避免對支氣管動脈130的傷害。支氣管鏡400B的尖端413E可被定位為使得輸出能量被引導為遠離或不達到支氣管動脈分支130。根據(jù)需要,該遠程治療組織的過程可能重復(fù)執(zhí)行以損壞圍繞壁103的圓周或在結(jié)締組織124中的其它神經(jīng)干45。支氣管鏡
400B可被用于損壞位于氣道100的特定段的所有或至少一部分神經(jīng)干45。
[0131] 圖14A和圖14B示出包括細長形組件200F的治療系統(tǒng)198F。細長形組件200F包括細長管道1110和可伸長且可縮回的刺穿尖部1120。刺穿尖部1120適用于通過組織并包括至少一個端口1130。示出的刺穿尖部1120包括用于輸出可流動物質(zhì)的單側(cè)端口1130。管腔可從端口1130通過管道1110向近處延伸??闪鲃游镔|(zhì)可穿過管腔向遠處從端口1130流出。示例的可流動物質(zhì)包括但不限于一種或多種加熱液體、
冷卻液體、加熱氣體、冷卻氣體、化學溶液、藥品等,以及其它可能導致組織損壞的物質(zhì)。例如,生理鹽水(例如加熱或冷卻鹽水)或低溫液體可通過端口1130輸送。
[0132] 圖14A和圖14B的細長形組件200F可使用輸送組件400被輸送至期望的治療部位。細長形組件200F被輸送時,刺穿尖部1120縮回管道1110內(nèi),以不損壞氣道100和/或輸送組件400。一旦就位,尖銳的空尖端1020被帶入為接觸氣道壁103。尖端1020隨后穿過氣道壁103前進直到側(cè)端口1130處于結(jié)締組織124內(nèi)或其附近。可流動物質(zhì)通過尖端1020被輸送并從端口1130輸出,迎著氣道100的組織流動。在一些實施方式中,被排出的物質(zhì)切割、
粉碎、或以其它方式損壞組織。在一些實施方式中,可流動物質(zhì)包括至少一種長效神經(jīng)阻滯藥,其部分或完全阻塞神經(jīng)干45的神經(jīng)傳導。
[0133] 圖15A至圖19B示出治療系統(tǒng),除了下文所述的內(nèi)容之外,該治療系統(tǒng)與參照圖5A-圖9中描述的治療系統(tǒng)198A大致類似。圖15A是可擴張的氣球、加熱流體/冷卻電極導管形式的治療系統(tǒng)2000的縱向側(cè)視圖。圖15B是系統(tǒng)2000的可擴張組件2001的剖視圖。示出的可擴張組件2001處于擴張狀態(tài)。
流線2100代表流體穿過擴張組件2001的運動。擴張組件2001包括可擴張部件2002和消融電極2004。當治療系統(tǒng)2000穿過輸送組件移動(例如向近拉或向遠推)時,消融電極2004可向內(nèi)收縮。當治療系統(tǒng)2000被推出輸送組件時,通過對可擴張部件2002充氣,消融電極2004可向外膨脹。
[0134] 治療系統(tǒng)2000一般包括可膨脹部件2002(以膨脹、導熱的氣球形式示出的)、消融電極2004、導電元件2031、流入線2011和流出線2021。消融電極2004是可膨脹的,并連接到導電元件2031的末梢端2033。導電元件2031的近端2035連接到電源連接器2038。能量從電源連接器2038穿過導電元件2031被轉(zhuǎn)移到可膨脹電極2004。導電元件2031可包括但不限于一個或多個電線、導電管或類似的。
[0135] 流入線2011的近端2009具有流入
閥2012。流出線2021的近端2015也具有流出閥2022。流入閥2011可通過連接器2018連接到流體供應(yīng)源,如冷卻源。流體穿過流入線2011流入氣球2002,并通過流出線流出氣球2002。流體可包括但不限于控溫流體,例如水、生理鹽水、或適用于病人的其它流體。
[0136] 流入線2011的管腔2017和流出線2021的管腔2019提供與氣球2002的流體連通。流體可穿過管腔2017流入氣球2002。流體在氣球2002內(nèi)循環(huán)并通過管腔2019流出氣球2002。流體可通過連接器2028至流體回收系統(tǒng),該系統(tǒng)可能冷卻流體并將流體再循環(huán)至流體供應(yīng)源。
[0137] 不同類型的材料可用于形成系統(tǒng)2000的不同組件。在一些實施方式中,整個或一部分氣球2002由可膨脹的、化學惰性的、無毒的、電絕緣的并且導熱的材料制成。例如,氣球2002可由聚合物、塑料、
硅橡膠、聚乙烯、及其組合或類似材料制成。在一些實施方式中,整個或一部分流入線2011和流出線2021由任何適合的柔性的、化學惰性的、無毒物質(zhì)制成,用于承受運行壓力而無顯著擴張。流入線2011與流出線2021可具有適合的長度以被允許進入肺部和支氣管樹。例如,線2011、2021的長度可為大約80cm。其它長度也是有可能的。
[0138] 圖15B示出了流入線2011與流出線2021被設(shè)置為最小化、減少、基本防止兩線2011、2021之間的橫向流動、虹吸作用或回流。示出的流入線2011
支撐氣球2004。流入線
2011可進入氣球2002的近端2003,延伸穿過氣球2002的長度,到達氣球2002的遠端2007。
示出的流入線2011與遠端2007連接以將氣球2002保持為細長形組件狀。
[0139] 尖端2005從氣球2002伸出。示出的尖端2005是無創(chuàng)傷尖端并被定位在流入線2011一端的對面。在尖端2005附近,流入線2011具有將流體釋放進入氣球2002的孔2013。
流體在氣球2002內(nèi)流動并被聚集入流出線2021。示出的流出線2021具有用于接收流體的開口2023。開口2023一般位于氣球2002中的流出線2021部分的遠端,并收集來自任何方向的流體。由于開口2013、2023位于氣球2002的相對的兩端,流體一般可以一個方向流動穿過氣球2002。這確保流體以期望的溫度填充氣球2002。
[0140] 電極2004和氣球2002的形狀是可選擇的,使得電極2004和氣球2002共同膨脹/放氣。當氣球2002充氣時,電極2004隨氣球2002膨脹。當氣球2002放氣時,電極2004隨氣球2002收縮。電極2004可與氣球2002的外表面或內(nèi)表面耦合,電極2004可由不同類型的導電材料制成,包括但不限于任何化學惰性的、無毒的、在結(jié)構(gòu)上有彈性的導電材料。在一些實施方式中,電極2004耦合于氣球2002的外表面,并且其整體或部分由高導電、可變形的材料制成。由電極2004輸出的能量被直接輸出到氣道壁103而不經(jīng)過氣球2002的壁。電極2004可以是絕大部分或全部由
銅制成的細線或細條。該線可根據(jù)應(yīng)用被涂層或無涂層。在其它實施方式中,電極2004被嵌入氣球2002的壁中。任意數(shù)量的電極2004可被沿氣球2002設(shè)置。例如,空間分離的電極陣列可沿氣球設(shè)置以治療一定長度的氣道。
[0141] 導電元件2031沿一側(cè)移動,并且一般與線2011、2021的其中之一或兩條都平行。電極2004可通過導電元件2031和電源連接器2038與能量源如RF發(fā)電機連接。如果能量源是RF發(fā)電機,則一條導線可耦合到連接器2038。RF發(fā)生器的另一條導線可連接到外部電極如圖10B中剖視圖示出的外部電極623,以使電流在可膨脹電極2004和外部電極之間流動。
[0142] 隨著氣球2002放氣且電極2004收縮,膨脹的氣球、冷卻流體電極導管2000可被輸送入肺部的氣道。電極2004可保持收縮或閉合形狀以允許導管2000易通過肺部。導管2000穿過氣道移動直到電極2004位于期望的治療位置。一旦就位,流體(如冷卻液)被允許穿過流入線2011流動進入氣球2002。流體填充氣球2002,氣球2002則膨脹電極2004。
流體穿過流出線2021的流出可被調(diào)節(jié),使得氣球2002繼續(xù)膨脹直到電極2004與氣道壁接觸或接近。
[0143] 治療可開始于RF發(fā)生器激活。當RF發(fā)生器被激活時,RF能量通過
電連接器2038、通過電連接元件2031、通過延伸的電極2004被傳送到氣道的組織。RF能量加熱氣道壁的組織(如表面和深部組織),而穿過氣球2002流動的流體2100(例如冷卻液)冷卻氣道壁的組織(例如表面組織)。由RF能量提供的表面及深層加熱與由穿過氣球2002循環(huán)的冷卻劑2100提供的表面冷卻的凈影響是在氣道壁100外層上的熱量聚集。冷卻液可以是冷凍液體。結(jié)締組織的溫度可以高于上皮細胞、基質(zhì)、和/或平滑肌的溫度。通過示例,對結(jié)締組織溫度可高到足以導致對神經(jīng)干組織的損壞,而氣道的其它非目標組織保持低溫以防止或限制對非目標組織的損壞。在其它實施方式中,熱量可被集中在氣道壁的一個或多個內(nèi)部層(如基質(zhì))或氣道壁的內(nèi)層(如上皮細胞)。
[0144] 圖16和圖17示出RF能量提供的表面及深層加熱與由氣球2002中的循環(huán)冷卻劑2100提供的表面冷卻產(chǎn)生的效應(yīng)。圖16示出沿圖15B的虛線2200的橫截面溫度分布,虛線2200與氣球2002的長軸垂直。圖16和圖17日將在下文中詳細描述。
[0145] 圖16是曲線圖,其中水平軸對應(yīng)從與電極2004接觸的點或區(qū)域到氣道壁組織的深度,其以毫米為單位;垂直軸對應(yīng)組織的溫度,其以攝氏度為單位。在曲線圖上的點“0”對應(yīng)消融電極2004和氣道壁組織之間的接觸點或接觸區(qū)域。曲線圖中示出的三條曲線A、B和C對應(yīng)于被輸送到組織的三種不同功率水平的無線電頻率能量。曲線圖上的溫度高至約100℃。示出的溫度約100℃或略少,因為其已被認為是在RF消融過程中組織溫度的上限。大約在90℃時,組織液開始
沸騰,組織在消融電極2004上
凝固并燒焦,從而大大增加其阻抗并折衷其將RF能量傳送入氣道壁組織的能力。因此,使組織溫度保持低于90℃是可取的。溫度約為50℃時,線2201代表超過該溫度時組織細胞發(fā)生死亡,低于該溫度組織不受重大的長期影響(或任何長期影響)。
[0146] 圖16所示的曲線A代表發(fā)生在相對較低的功率水平下,例如約10瓦特的RF能量,消融電極2004提供冷卻與不提供冷卻時的情況。曲線A分為三段A1、A2和A3。虛線A2代表了在不進行冷卻時指數(shù)曲線A3的延續(xù)。由曲線A可以看出,無冷卻時電極-組織交界面處的溫度達到80℃,并隨著進入氣道100的組織深度的增加而成指數(shù)減少。如圖所示,曲線A3在深度約為5mm處穿過由線2201代表的50℃組織細胞死亡邊界。因此,如果不冷卻電極,會出現(xiàn)細胞死亡的深度將為由距離d1代表的約5mm。在此功率級會停止進一步的細胞死亡。
[0147] 如果采用主動冷卻,溫度則下降到更低的水平,例如約35℃,其由在距離為0mm的電極-組織交界面的曲線A1代表。由于此溫度低于50℃,細胞死亡不會發(fā)生直到曲線A2與50℃的細胞死亡線在距離為d2(例如距表面深度為3mm)的點處交叉。細胞死亡將發(fā)生在由距離d3代表的從3mm到5mm的深度。這樣的冷卻消融過程是有利的,因為其允許細胞死亡和組織破壞的發(fā)生離電極-組織交界面有一定的距離(或距離范圍)處,而不破壞直接位于電極-組織交界面下方的上皮和組織。在一些實施方式中,沿氣道外部延伸的神經(jīng)組織可被消融而不損壞上皮或下面的結(jié)構(gòu),如基質(zhì)和平滑肌細胞。
[0148] 曲線B代表發(fā)生在高功率水平下,例如20瓦特的RF能量,在冷卻與不冷卻電極時的情況。曲線B的段B2代表沒有冷卻的段B3的指數(shù)曲線的延續(xù)。可看出,在電極-組織交界面的溫度接近100℃,該溫度可能是不可取的,因為這個溫度下組織液會沸騰而在組織-電極交界面會發(fā)生組織凝固且燒焦,從而使組織的阻抗大大增加,并將傳輸其它RF能量到氣道壁的能力折衷。通過提供主動冷卻,曲線B1示出了在電極-組織交界面處的溫度下降到約40℃,并且細胞死亡發(fā)生在由d4代表的2mm深到約8mm深處,在深度約為8mm處曲線B3與50℃交叉。因此,可看出,使用更高的功率水平而不達到不希望的高溫(例如,會導致電極-組織界面的組織凝固且燒焦的溫度)以提供細胞死亡的更深、更大的區(qū)域是可能的。該系統(tǒng)可用于實現(xiàn)在氣道的上皮表面下方的細胞死亡,從而無需破壞表面,因此促進病人從治療早日康復(fù)。
[0149] 曲線C代表更高的功率水平,例如,40瓦特的RF能量。曲線C包括段C1、C2和C3。虛線C2是指數(shù)曲線C3的延續(xù)。段C2示出,在電極-組織交界面的溫度遠遠超過100℃并且不適用于沒有主動冷卻的情況。利用主動冷卻,使在電極-組織交界面的溫度接近80℃,并逐步升高至接近95℃,然后成倍地下降至與溫度為50℃的細胞死亡線2201交叉,細胞死亡線2201離由距離d6代表的氣道的上皮表面處的電極-組織界面約15mm距離。由于起始溫度高于50℃,細胞死亡線2201、組織細胞死亡將發(fā)生在從上皮表面至約15mm的深度以提供組織破壞大而深的區(qū)域。
[0150] 圖17是氣球可膨脹的、液體冷卻電極導管2000的縱向剖視圖。流線2100代表冷卻液穿過擴張的氣球2002的運動。等溫曲線示出溫度,該溫度是當電極2004通電且冷卻劑(例如室溫的生理鹽水溶液)被輸送到氣球2002時,在氣球2002的外表面上的電極2004處、從電極-組織交界面進入氣道壁100的不同深度處所達到的溫度。通過調(diào)整傳輸?shù)诫姌O2004的功率速率、生理鹽水溶液傳遞到氣球2002中的速率、生理鹽水溶液的溫度、以及氣球2002的尺寸,可對各等溫線的確切輪廓及溫度進行修改。例如,通過選擇適當?shù)臏囟群蜕睇}水的流速及輸送到電極的功率速率,可達到不同的溫度,例如,在各等溫線的溫度為A=60℃、B=55℃、C=50℃、D=45℃、E=40℃及F=37℃。進一步的調(diào)整使有可能達到等溫線溫度為A=50℃、B=47.5℃、C=45℃、D=42.5℃、E=40℃及F=
37℃。只有包含在50℃等溫線中的區(qū)域?qū)⒈患訜岬阶阋詫е录毎劳?。將圖17所示的等溫線推到三維,組織2250的環(huán)帶將有可能被加熱到超過50℃,使氣道100的上皮110附近的組織免受傷害。不同的溫度和等溫線也可被實現(xiàn)。
[0151] 圖18是一部分氣道100與定位在氣道100中的氣球可膨脹的、流體冷卻電極導管2000的橫向剖視圖。由于可膨脹電極2004的起伏形狀,電極作為許多橢圓形出現(xiàn)。氣球2002被充氣以便與可膨脹電極2004和氣道100的上皮表面相一致。電極2004可被對著氣道100擠壓。當RF能量穿過電極2004被傳送入氣道100的組織并且氣球2002用流動的冷卻劑2100填充時,RF的能量加熱氣道壁100表面和深層組織及結(jié)締組織124,而冷卻劑2100冷卻氣道壁100的表面組織。由RF能量提供的表面及深層加熱與由循環(huán)的冷卻劑2100提供的表面冷卻的凈效應(yīng)是氣道壁100的外層如結(jié)締組織124中的熱量聚集。組織的帶2250可被選擇性地加熱到超過50℃。例如,結(jié)締組織124的溫度可高于上皮110、基質(zhì)112、和/或平滑肌114的溫度。此外,一個或多個支氣管動脈分支130的血管可位于帶2250內(nèi)。使用電極2004產(chǎn)生的熱量可被控制,使得血液通過支氣管動脈分支130的流動保護這些分支130免受熱傷害而神經(jīng)干組織45被損壞,即使神經(jīng)組織位于動脈分支旁。
[0152] 電極導管2000可治療組織但不會在治療部位形成氣道壁穿孔,以防止或減少感染的頻率。這還可能促進病人的最接近細胞死亡區(qū)域的組織更快地痊愈。導管2000可產(chǎn)生相對較小的細胞死亡區(qū)域。例如,在氣道壁100中部或沿氣道壁100的外表面的2至3mm的組織帶可被破壞。通過適當應(yīng)用電力且適當去除來自電極的熱量,可在任何期望的深度制造損傷但不損壞氣道的內(nèi)表面。
[0153] 治療過程完成后,可停止將冷卻劑流入氣球2002。氣球2002被放氣,導致可膨脹電極2004從氣道壁100縮回。當氣球2002完全癟時,氣球可被充氣的流體冷卻電極導管2000可能被重新定位用于治療肺部中其它位置或從氣道100完全移除。
[0154] 圖19A和圖19B示出與參照圖15A至圖18所描述的導管2000大致相同的治療系統(tǒng)。氣球可被充氣的流體散熱電極導管2500具有與流入閥2512和連接器2518相關(guān)的單冷卻劑線2511,流入閥2512和連接器2518提供散熱流體在氣球2502內(nèi)外的交替的流入與流出。隨著氣球放氣,氣球可膨脹的流體冷卻電極導管2500可收縮電極被輸送肺部的氣道內(nèi)。導管2500可在氣道內(nèi)移動直到電極2504處于期望的治療位置。一旦就位,散熱流體通過線2511年進入氣球2502,從而填充氣球2502并使電極2504膨脹。流體被傳送到氣球2502中直到電極2504被帶入與氣道壁100接觸。
[0155] 傳送入電極導管2500的氣球2502的散熱流體一般是靜態(tài)的并作為
散熱器作用,以穩(wěn)定電極2504的溫度和氣道壁100的表面組織。由氣球2502中的流體提供的靜態(tài)散熱器能產(chǎn)生溫度分布和與圖16和圖17所示的等溫線相似的等溫線。例如,電極導管2500可導致氣道的結(jié)締組織中細胞死亡的組織帶,而上皮、基質(zhì)、和/或平滑肌相對完好。因此,神經(jīng)組織可被損壞而其它非目標氣道組織被保護。
[0156] 圖20A至圖21示出治療系統(tǒng),其可與圖15A至圖18所示的氣球可膨脹的流體冷卻電極導管2000大致相同。圖20A是徑向超聲引導流體冷卻電極導管3000的縱向側(cè)視圖。圖20B是徑向超聲引導流體冷卻電極導管3000的局部縱向剖視圖,其中徑向超聲引導流體冷卻電極導管3000穿過具有流線3100的氣球3002,流線3100代表冷卻劑穿過膨脹的氣球
3002與用于引導消融裝置的超聲成像的波面3047的運動。
[0157] 電極導管3000一般包括可膨脹的導熱氣球3002、電極3004、導電元件3031、流入線3011、流出線3021和超聲波
探頭3045??膳蛎涬姌O3004連接到導電元件3031的末梢端。導電元件3031的近端連接到電源連接器3038用于傳送能量(例如RF能量)到電極3004。冷卻劑流入線3011的近端具有流入閥3012。冷卻劑流出線3021的近端也具有流出閥3022。流入閥3012可由連接器3018連接到冷卻劑源。流入線3011的管腔與流出線
3021的管腔被設(shè)置用于使流體從流體源流動至氣球3002內(nèi),并用于使流體穿過另一個連接器3028流動至冷卻劑返回處,在該處冷卻劑被重新冷卻并再循環(huán)至流體供應(yīng)。
[0158] 流入線3011與流出線3021具有適合的長度以被允許進入肺部和支氣管樹。例如,導管3000的長度可為大約80cm。圖20B示出了導管3000被設(shè)置為減少、限制、或基本防止氣球3002內(nèi)的兩線之間的橫向流動、虹吸作用或回流。流入線3011進入氣球3002的近端,延伸穿過氣球3002的長度,到達氣球3002的遠端并連接到氣球3002。流入線3011具有將冷卻劑釋放進入氣球3002的位于尖端3005附近的孔3013。流體在氣球3002內(nèi)流動,隨后通過開口3023被聚集入流出線3021。開口3023一般位于流出線3021的末梢端并收集來自任何方向的冷卻劑。
[0159] 電極3004位于氣球3002的表面,使得當氣球3002利用流體填充時,電極3004被帶入與氣道壁100接觸。導電元件3031沿一側(cè)移動并平行于流入線3011、流出線3021、和超聲鞘3041。電極3004可通過導電元件3031和電氣連接器3038與RF發(fā)生器連接。RF發(fā)生器的另一條導線可連接到外部電極,使電流在可膨脹電極3004和外部電極之間流動。
[0160] 超聲探頭3045可為超聲引導流體冷卻電極導管3000的組成部分或可為與配置為越過標準徑向超聲探頭滑動的徑向超聲引導液體冷卻電極導管3000一起的獨立、標準徑向超聲探頭,如由標準奧林巴斯處理器EU-M60驅(qū)動的奧林巴斯UM-2R-3或UM-3R-3探頭。
[0161] 超聲系統(tǒng)可包括在約7MHz至50MHz之間的中心頻率下運行的寬帶超聲換能器。如果超聲探頭3045是電極導管3000的組成部分,則超聲探頭3045可能包含在聲學匹配超聲蓋3041中并通過超聲連接器3048連接到超聲驅(qū)動單元。在運行過程中,由于穿過超聲連接器3048的超聲驅(qū)動單元與處理器,超聲探頭3045圍繞在其超聲蓋3041中的縱向軸旋轉(zhuǎn)以允許拍攝圖像(例如360度徑向圖像)。這些圖像可以與超聲探頭3045的長軸垂直的方向被拍攝。氣球3002中的流體可聲學地將超聲探頭3045與氣道壁耦接。
[0162] 電極導管3000可與處于放氣狀態(tài)的氣球3002一起被輸送到肺部的氣道內(nèi)。導管3000定位在氣道內(nèi)的期望的治療位置處或其附近。一旦就位,流體穿過流入線3011流動并流入氣球3002。氣球3002膨脹以將電極3004帶入與氣道的上皮表面接觸。流體穿過流出線3021的流出可被控制,使得氣球3002繼續(xù)膨脹直到電極3004被帶入與氣道壁100接觸。
[0163] 超聲驅(qū)動單元和處理器可被激活。超聲探頭3045可拍攝圖像。例如,位于超聲蓋3041內(nèi)的探頭3045可圍繞其縱向軸旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生氣道和血管氣道壁結(jié)構(gòu)的360°徑向圖像。
電
連接線3031可將超聲圖像引導至電極3004的位置。沿氣球3002延伸(如橫越表面)的線3031的一段在超聲圖像中可見。線3031的一段可因此暗示電極3004的位置。在一些實施方式中,在超聲圖像中神經(jīng)干和支氣管血液可被識別,超聲引導流體冷卻電極導管
3000可旋轉(zhuǎn)直到電極3004被帶入第一神經(jīng)干45附近。
[0164] 當RF發(fā)生器被激活時,RF能量由發(fā)生器通過電源連接器3038、通過電連接線3031、穿過延伸的電極3004被傳送到氣道的組織內(nèi)。RF能量加熱直接覆蓋電極3004的區(qū)域的氣道壁100的表面和深層組織和結(jié)締組織124,流經(jīng)氣球3002的冷卻劑3100冷卻氣道壁100的表面組織。這種RF能量對表面和深層的加熱及穿過氣球3002循環(huán)的冷卻劑3100對表面的冷卻的凈效應(yīng)是直接覆蓋電極3004的氣道壁外層中的熱量聚集。例如,單神經(jīng)干
45區(qū)域中的結(jié)締組織124的溫度可高于上皮細胞110、基質(zhì)112、和/或平滑肌114的溫度。
通過示例,結(jié)締組織的溫度可高到足以造成對神經(jīng)組織45的損壞,而氣道100的其它非目標保持較低的溫度,以防止或限制對非目標組織的損壞。治療可根據(jù)需要在其它區(qū)域重復(fù)進行。
[0165] 圖21是一部分氣道100和定位在氣道100中的超聲引導流體冷卻電極導管3000的橫向剖視圖。該剖視圖沿電極3004本身截取。
[0166] 氣球3002與電極3004和氣道100的上皮表面相一致。當RF能量通過電極3004傳送到氣道組織且氣球3002被流動的冷卻劑3100填充時,RF能量加熱直接覆蓋電極3004的氣道壁的表面和深層組織。冷卻劑3100流動以控制氣道壁100的表面組織的溫度。凈效應(yīng)是直接覆蓋電極3004的氣道壁100外層中的熱量聚集,產(chǎn)生單獨的被超過治療溫度(例如約50℃)加熱的目標組織體積3250。例如,位于直接覆蓋電極3004的區(qū)域內(nèi)的單神經(jīng)干45部位的結(jié)締組織124的溫度高于上皮細胞110、基質(zhì)112、和/或平滑肌114的溫度。
[0167] 支氣管動脈分支130的血管可在RF能量應(yīng)用過程中產(chǎn)生的加熱體積內(nèi)或其附近。由電極3004產(chǎn)生的熱量可被控制,使得流過支氣管動脈分支130的血液保護這些分支130免受熱損傷但神經(jīng)組織45被損壞,即使神經(jīng)組織位于動脈分支旁。
[0168] 本文所公開的實施方式可用于呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、血管系統(tǒng)或其它系統(tǒng)。例如,本文公開的細長形組件可通過血管被輸送以治療導管系統(tǒng)。本文公開的治療系統(tǒng)及其組成部分可用作其它醫(yī)療手術(shù),如
微創(chuàng)手術(shù)、開放式手術(shù)、半開放式手術(shù)、或其它外科手術(shù)(如肺部減容手術(shù))中的附件,優(yōu)選地提供了對期望的目標部位的進入。在胸部的多種外科手術(shù)可提供對肺部組織的進入。使用進入技術(shù)和手術(shù)提供對目標區(qū)域的進入,其可通過外科醫(yī)生和/或
機器人系統(tǒng)實現(xiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員認識到,進入目標區(qū)域有許多不同的方法。
[0169] 本文公開的細長形組件可與導線、輸送鞘、光學儀器、導引器、
套管針、
活檢針、或其它適當?shù)尼t(yī)療設(shè)備共同使用。如果目標治療部位位于病人體內(nèi)遠端的位置(例如,圖1的肺根24附近的治療部位),廣泛的儀器和技術(shù)可被用于進入該部位。通過使
用例如,可操縱輸送裝置如內(nèi)窺鏡和支氣管鏡,軟的細長形組件可容易地定位在病人體內(nèi),如上所述。
[0170] 半硬的細長形組件或硬的細長形組件可使用套管、進入端口、半開放式手術(shù)、開放式手術(shù)、或其它的輸送工具/手術(shù)使用的硬的輸送鞘被輸送,以提供略直的輸送路徑。有利地,半硬的或硬的細長形組件可以是足夠硬的以進入并治療組織,如沿氣道的交感神經(jīng)、神經(jīng)分支、神經(jīng)纖維和/或神經(jīng)干,而無需通過氣道輸送細長形組件。本文公開的實施方式和技術(shù)可用于其它手術(shù)如支氣管熱成形。
[0171] 上述多種實施方式可結(jié)合以提供進一步的實施方式。按照上述詳細說明的實施方式可發(fā)生這些或其它變化。本文所述的實施方式、特點、系統(tǒng)、裝置、材料、方法和技術(shù)可在一些實施方式中與任何一個或多個實施方式、特點、系統(tǒng)、裝置、材料、方法和技術(shù)類似,其由于2008年5月9日提交的美國臨時
專利申請第61/052,082號、于2008年10月17日提交的美國臨時專利申請第61/106,490號、于2009年2月25日提交的美國臨時專利申請第61/155,449號所公開。此外,本文所述的實施方式、特點、系統(tǒng)、裝置、材料、方法和技術(shù)可在某些實施方式中適用或用于與任何一個或多個實施方式、特點、系統(tǒng)、裝置、材料、方法和技術(shù)相關(guān),其由上述的于2008年5月9日提交的美國臨時專利申請第61/052,082號、于2008年10月17日提交的美國臨時專利申請第61/106,490號、于2009年2月25日提交的美國臨時專利申請第61/155,449號所公開。本文通過引用上述申請的每一個的全部內(nèi)容將其納入本文。一般來說,在所附的權(quán)利要求書中,所使用的術(shù)語不應(yīng)該被解釋為限制說明書和權(quán)利要求書中公開的具體實施方式的權(quán)利要求范圍,而應(yīng)解釋為包括等同于權(quán)利要求書限定的全部范圍的所有可能的實施方式。因此,權(quán)利要求不由說明書限定。