CN101970038A - 用于评价肺机能和输送治疗药剂的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

披露一种隔离、评价和治疗肺室的方法和系统。通过隔离导管通达一个或多个肺室，将富含氧的气体输送至肺室，并监测血液氧或呼出的二氧化碳以评价肺室机能。可使用通过隔离导管输送至病变肺室的治疗药剂来处理病变的肺室。治疗药剂包括一氧化碳、放射性药剂、化疗药剂或血管生成抑制剂和血管杀伤药剂。

Description

用于评价肺机能和输送治疗药剂的方法和系统
发明背景
1.发明领域.本发明总地涉及医疗方法和系统并更具体地涉及评价肺室机能并治疗病变肺室的方法。
2.背景技术的阐述.肺病是影响数百万人群的问题。例如慢性阻塞性肺病(COPD)是影响1600万人群或大约6％美国人口的主要医疗问题。又如，肺癌是最主要的一种癌症形式并每年致使超过150,000人死亡。总地来说，对患者执行两种诊断测试以确定肺病的程度和严重性：(1)显影测试以及(2)机能测试。例如胸腔X射线、计算机断层照相法(CT)扫描、磁共振显影(MRI)、灌注扫描以及支气管造影摄片的显影测试提供对病变组织的位置、同质性和进展的良好指示。然而，这些测试不对疾病如何影响患者的总肺机能和呼吸能力给出直接指示。这可通过例如呼吸量测定、体积描记法、氧饱和度和耗氧压力测试(仅为其中的一些)的机能测试来测得。这些诊断测试一起用来确定患者的治疗疗程。
此外，COPD诊断测试受限于可产生的信息的量和类型。例如诊断显影可向医师提供关于哪些肺部区域“显现出”更多病变的信息，但事实上显现出更多病变的区域实际上可能比显现出较少病变的区域供能要好。机能测试是对整个肺部进行的。因此，提供给医师的信息被归结至整个肺而不提供有关可能病变的各个肺室的机能的信息。因此，医师可能发现难以将干涉治疗施加于最需要的肺室并避免对不需要或不太需要的肺室进行不必要的治疗。总地来说，使用传统显影或机能测试，可能无法区分病变肺室、安排治疗优先级或在治疗后评价对理疗的响应程度。
这些肺病的治疗可包括多种选择。一种这样的选择是肺体积减少(LVR)，其一般包括切除肺的病变部分。肺的各病变部分的切除都会促使肺的非病变区域膨胀并使进入肺部的吸入空气部分减少但无法将氧气输送至血液中。肺减少一般在切除肺的开腔或胸腔镜检查手术中完成，这类手术一般使用具有一体式切割刀片的纤维切断装置来完成。尽管在许多情形下是有效的，然而传统的肺减少手术会为患者留下明显的创伤，即使是胸腔镜检查过程也是如此。这些过程经常导致无意中去除相对健康的肺组织或留下相对病变的组织，并时常导致漏气或感染。
肺体积减少的一种新兴方法包括将植入物在内窥镜检查下引入肺部通道。这种方法和植入物在美国专利S/N 11/682,986中有记载。植入物一般约束沿吸气方向的空气流动，造成相邻的肺室时间长了就缩塌(collapse)。这种方法已被认为是不受侧支换气的治疗肺室的有效方法。
在肺癌治疗中，除了手术切除一部分肺外，其它治疗选择也是可行的。一种更常见的形式是要么系统性要么区域性的化疗。系统性化疗是将化疗药剂口服或通过静脉摄入体内，区域性化疗特地将化疗药剂引入到肺中，例如通过吸入或气溶胶输送。然而，这些治疗法具有其局限性。对于这些输送方法中的每一种，药物一般不被直接引入肺的病变部分。当系统地给药时，药物到达身体的许多其它区域，并且对癌变的肺位置的输送是不精确的。即使当通过吸气或气溶胶输送来给药时，治疗归结至肺的若干部分，并且对癌变的特定位置的输送是不精确的。因此，这些方法造成理疗药品的低效输送，同时具有不理想副作用的全部伴生问题。
一种新兴的癌症疗法是引入抗血管生成药剂以防止或消除产生肿瘤的血管。然而，这些药剂的系统性或区域性输送也受到前述限制的影响。
放射性疗法也用作肺癌的治疗。然而，放射一般是从人体外部给药的，而不是直接供给病变的内部位置。因此，放射性疗法会影响肺的非病变部分，同样造成不理想的副作用。另外，辐射疗法同样不集中在癌变的位置。内部辐射疗法(通常称为近距放射疗法)包括在肿瘤位置附近注入辐射胶囊或临时在腔内将放射性元素引入至癌变位置。在肺癌的情形下，放射性元素只能引入到肺的足够大而足以容纳该元素的部分。
因为这些原因，理想的是提供克服至少一些上述缺陷的系统、方法、装置和成套工具。首先要求提供针对肺的特定部分的治疗系统和方法，这种治疗系统和方法在所述特定部分是最有用的并且不大可能造成不想要的副作用。还希望提供如果全身给药就会很不理想的一些量或类型的药物。其次，希望提供用来监测、评价或测量各肺室的机能状态的系统和方法。更理想的是提供将各肺室与其它各肺室的测得数据、与整个肺的测得数据进行比较、或与患者先前的肺机能的预获得数据进行比较、或与人群中的某一数据范围进行比较的系统和方法。另外，希望提供在实际治疗前估计或预测治疗选择的成效的系统和方法并且还希望评价疾病状态和治疗后机能。下述的本发明将满足这些目的中的至少一些目的。
发明简述
本发明披露了用于评价肺室机能并治疗肺的病变部分的方法和系统。在一个实施例中披露了一种评价肺室机能的方法。所述方法包括通过隔离导管通达至肺室，在测量周期中将富含氧的吸气输送至肺室以提高其中的含氧量，并监测血液氧饱和度、呼出二氧化碳浓度或其任意组合以检测其在测量周期中的变化。若干肺室可连续或同时地受到监测和分析。在测量周期中血液含氧量的上升表示相应肺室具有不可忽略的肺机能。此外，可分析各肺室的血液含氧量或呼出二氧化碳浓度的差以确定每个肺室对整个肺机能的相对影响。也可将肺室的机能与患者之前的记录或人群的正常值进行比较。随后可适宜地治疗所分析的肺室。这种治疗可包括将治疗药剂输送至该肺室。
在另一实施例中，本发明构思一种治疗肺室的方法，该方法包括使该肺室与肺的其它部分隔离并将治疗药剂输送至隔离的肺室达一预定时间段。可选择地，该处理方法还包括监测肺室中治疗药剂的浓度。在一个方面，治疗药剂是一氧化碳，其中血液中的一氧化碳浓度不达到有害水平。可监测一氧化碳浓度以防止其达到有害水平。隔离肺室内的吸入一氧化碳起到气管膨胀和抗发炎或抗氧化药剂的作用。在另一方面，治疗药剂是足够浓度的放射性气体以防止或抑制癌细胞的增殖。在又一方面，治疗药剂可以是足够浓度的化疗药剂以防止或抑制癌细胞的增益。在又一方面，治疗药剂可以具有血管杀伤(angiocidal)特性、抗血管生成特性或其任意组合，以消除已有的血管并抑制新的血管形成。
附图简述
本发明具有参照附图从本发明下面的详细说明和所附权利要求书中更容易清楚理解的其它优势和特征，在附图中：
图1示出根据本发明一个实施例的隔离导管的图。
图2示出通达肺室的隔离导管。
图3示出根据本发明一个实施例的控制单元的图。
发明详述
尽管本发明详述包含许多细节，然而它们不应当解释为限制本发明的范围但仅示出本发明不同的实例和方面。应当理解，本发明的范围包括上面未详细说明的其它实施例。对本领域内技术人员来说明显的各种其它修正、改变和变化可在本文披露的本发明的方法和系统的配置、操作和细节中作出，而不脱离本文描述的本发明的精神和范围。
本发明提供用于确定、通达、诊断和治疗病变肺室的方法和系统；该肺室可以是整个肺叶、一个分段、一个子分段及其它。诊断在本发明中是通过隔离肺室以获得肺室专门测量以确定肺机能来实施的。治疗是通过隔离肺室以向该肺区域提供针对性的治疗药剂输送。尽管以COPD为例进行说明，然而这些治疗和诊断用方法的适用性不局限于COPD，而是包括任意肺部疾病。
在本发明中，肺的隔离包括密封地将导管末端配合到向一肺室供气的气道中，如图1和图2所示。这种导管在待审美国专利公告No.20080051719中有记载，该文献全篇地援引包含于此。如图1所示，导管10包括导管本体11、导管本体上的可胀开咬合部件12以及将气体或其它药剂引入肺的机构。导管本体11一般具有远端、近端以及从近端或近端附近的位置延伸至远端或远端附近的位置的至少一个管腔13。可胀开咬合部件12设置在导管本体的远端附近并适于在向目标肺室供气的气道中胀开。
导管本体11的至少一端部适于伸入并通过气管(T)，如图2所示。导管10的远端可通向肺叶(LL)以到达向目标肺室(TLC)供气的气道(AW)，在那里对肺室进行评价和/或治疗。当咬合部件12胀开时，该肺室与设置成通过管腔13或导管本体的通道隔离。
导管的近端如图3所示联接于控制单元20。控制单元20包括测量肺机能的机构。控制单元20也包括经由导管管腔将气体或任何药剂引入隔离的肺室的机构。控制单元20一般包括从用户和显示屏21接收输入的接口。显示屏21可选择地是触敏屏幕并显示预置值。可选择地，用户经由触摸屏机构将信息输入控制单元20。
在一个方面，通过将富含氧的气体引入隔离的肺室并测量整个身体的血液氧饱和度、从隔离肺室呼出的二氧化碳及其组合来评价肺机能。第一肺室通过具有如上所述咬合部件的导管10隔离。然后通过导管10的管腔13将富含氧的气体引入肺。该富含氧的气体可源自一个或多个源，所述一个或多个源可包括控制单元20、外部滤罐(未示出)或任意其它源。在引入富含氧的气体之后或同时，测量血液氧饱和度(在下文中也称其为氧饱和度)。例如可通过指尖脉搏氧饱和度仪来监测血液氧饱和度并与控制单元20通信。附加或选择地，经过导管管腔呼出的二氧化碳浓度(在下文中也成为二氧化碳浓度)可通过一个或多个传感器予以监测。这些传感器可位于控制单元20中并与导管成一直线，或者传感器可位于导管10本身内，或者它们可位于别处并与导管10成一直线。
控制单元20对于从监测血液氧和/或二氧化碳呼出浓度得到的值进行评价以单独或比较地确定隔离肺室的机能。单独的肺机能可通过在评价单个肺室期间记录全身血液氧浓度或呼出的二氧化碳浓度的任何变化来确定。测量期间全身血液氧浓度或呼出的肺室二氧化碳浓度的增加暗示相应肺室对肺内全部换气有重大和积极的影响，并因此具有不可忽视的肺机能。可选择地，如此获得的测量值可对照之前获得的值予以评价，例如患者本身的医疗记录或人群部分的正常值。
作为可选步骤，由导管隔离出第二肺室，并监测相应血液氧饱和度、二氧化碳呼出浓度或其任意组合。该过程可对若干肺室重复。测量可顺序地获得，其中每次获得一个来自这些肺室的值，或同时获得测量值，其中来自若干肺室的值通过同时设置在若干肺室内的多个导管同时获得。
此外，可用对比方法评价肺室以确定每个评估肺室的相对机能。在从多个肺室获得测量值后，控制单元20将每个肺室的测量值与其它肺室测量值进行比较。控制单元20由此确定每个这些肺室对总呼吸的相对影响。可将测量值与之前的患者记录或正常人群的值进行比较。
可选择地，通过与其它肺室、患者记录或正常人群的值比较确定的对总机能影响最小的那些肺室被确定为病变的。附加和选择地，本文描述方法中评价的任意肺室可与其它肺诊断方法相结合。
如果肺室被确定为病变的，则可使用如上所述相同的隔离导管来治疗。目标肺室由具有咬合部件12的导管10隔离，如上所述，并随后将治疗药剂直接引入该肺室。该治疗药剂可源自一个或多个源，所述一个或多个源可包括控制单元20、外部滤罐(未示出)或任意其它源。可选择地，可监测肺室内治疗药剂的浓度以确保合适浓度达到肺室。
在一个方面，肺室的这些治疗包括隔离肺室并将无害浓度的一氧化碳输送至该肺室、。例如，为了治疗肺的发炎或收窄的部分，可将浓度对患者无害但足以阻止发炎和增进气管膨胀的一氧化碳直接引入肺室作为气管膨胀和抗发炎或抗氧化药剂。在第二方面，可将抗癌药剂引入肺，例如在确定为癌变的肺室的情形下，可将放射性气体、抗血管生成或血管杀伤药剂、化疗药剂或其它物质通过导管管腔13引入而指向某一区域。
该直接引入方法确保治疗药剂仅被输送至那些需要的区域。同时，由于可确保药剂在治疗的整个分段上扩散，治疗药剂的隔离引入是有优势的。此外，该引入使与治疗肺的系统方法关联的无益副作用减至最小，同时增进治疗药剂的局部输送。
附加或选择地，隔离肺室内的治疗药剂的浓度可通过一个或多个传感器监测。这些传感器可位于控制单元20内、导管10内、与导管10成一直线或位于其它位置。
附加或选择地，通达导管可与虚拟支气管镜检技术、磁跟踪技术或其任意组合结合使用，由此允许通达对传统支气管镜来说过小而无法通过的肺部通道。例如，使用例如上面提到的专利申请中记载的虚拟支气管镜检技术，用户可创建患者肺部通道的虚拟显示(例如三维模型)。随后，用户可采用虚拟显示而不是支气管镜检作为显象和导航工具以使导管通过肺的狭窄通道至治疗位置。附加或选择地，用户可使用电磁跟踪以显象导管的位置并引导导管通过肺的通道通至治疗位置。
尽管上文是本发明的较佳实施例的完整说明，然而可使用各种选择、修正和等效物。因此，上面的说明不应当视为限制由所附权利要求书定义的本发明范围。

Claims (27)

1.一种评价肺室机能的方法，包括：
通过隔离导管通达肺室；
将富含氧的呼吸气体输送至所述肺室以提高其中的氧浓度；以及
监测血液氧和呼出的二氧化碳中的至少一者以评价肺室机能。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，相继或同时评价两个或更多个肺室。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，血液氧浓度的增加意味着相应肺室具有不可忽视的肺机能。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
将各肺室的血液氧浓度或呼出的二氧化碳浓度的差进行比较以确定每个肺室对整个肺机能的相对贡献。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括对肺室进行治疗。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述治疗包括将治疗药剂输送至所述肺室。
7.一种治疗肺室的方法，包括：
通过隔离导管通达肺室；
将治疗药剂输送至隔离的肺室。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括监测肺室中治疗药剂的浓度。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述治疗药剂是一氧化碳，并输送所述一氧化碳以使所述一氧化碳浓度不达到有害水平。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述隔离肺室内的吸入一氧化碳起到抗发炎、气管膨胀或抗氧化药剂的作用。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述治疗药剂是浓度足以防止或抑制癌细胞增殖的放射性气体。
12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述医疗药剂是浓度足以防止或抑制癌细胞增殖的化疗药剂。
13.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述医疗药剂是抗血管生成药剂、血管杀伤药剂或其任意组合。
14.一种用于评价肺室机能的系统，包括：
控制单元，所述控制单元使用隔离导管将富含氧的呼吸气体输送至肺室以提高其中的氧浓度；
其中所述控制单元监测血液氧和呼出二氧化碳中的至少一者以评价肺室机能。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，还包括富含氧的呼吸气体的一个或多个源。
16.如权利要求14所述的系统，其特征在于，还包括配置成附连于所述控制单元的隔离导管。
17.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述控制单元进一步配置成将医疗药剂输送至所述肺室。
18.一种用于治疗肺室的系统，所述系统包括：
控制单元，所述控制单元使用隔离导管将治疗药剂输送至肺室。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，还包括一个或多个治疗药剂源。
20.如权利要求18所述的系统，其特征在于，还包括配置成附连于所述控制单元的隔离导管。
21.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述控制单元监测所述治疗药剂的浓度。
22.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述治疗药剂是一氧化碳，并输送所述一氧化碳以使血液中一氧化碳浓度不达到有害浓度。
23.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述隔离肺室内的吸入一氧化碳起到抗发炎、气管膨胀或抗氧化药剂的作用。
24.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述治疗药剂是浓度足以防止或抑制癌细胞增殖的放射性气体。
25.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述治疗药剂是浓度足以防止或抑制癌细胞增殖的化疗药剂。
26.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述治疗药剂是抗血管生成药剂、血管杀伤药剂或其任意组合。
27.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述治疗药剂是一氧化碳、放射性气体或化疗药剂。
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