CN110114025A - 用于使用计算流体动力学优化血管周围神经调节治疗的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
用于使用计算流体动力学优化血管周围神经调节治疗的方法和系统。与目标血管的三维成像有关的数字数据和对应的血液动力学数据是用于生成计算流体动力学(CFD)模型的输入。CFD模型使得能够标识血管的适合于神经调节治疗的一个或多个区域和/或标识血管的要在治疗期间避免的一个或多个区域。本技术的系统可以包括神经调节导管、可以生成和分析CFD模型的计算设备、以及用于显示具有目标区域和/或避开区域的标记的血管的用户界面。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年10月28日提交的美国非临时专利申请No.15/337,742号的权益，该专利申请的公开内容通过引用整体结合于此。
技术领域
本技术涉及血管周围神经调节。特别地，本技术的各种实施例涉及如下的方法和系统：用于与是否将神经调节治疗递送到目标血管的各个区域有关的知情(informed)决策制定。
背景技术
交感神经系统(SNS)是通常与应激反应相关联的主要非自愿的身体控制系统。SNS的纤维延伸通过人体的几乎每个器官系统中的组织并且可影响诸如瞳孔直径、肠道蠕动、和尿量之类的特性。这种调节可适应性地用于在维持体内平衡或使身体准备对环境因素作出快速反应。然而，SNS的慢性激活是可驱动许多疾病状态的演进的常见的适应不良反应。特别地，肾SNS的过度激活已在实验上和在人类中被标识为对高血压的复杂病理生理学、容量超负荷(诸如，心力衰竭)的状态、和进行性肾病的可能的贡献者。
肾脏的交感神经终止于肾血管、肾小球旁器、和肾小管及其他结构。例如，肾脏交感神经的刺激可引起增加的肾素释放、增加的钠重吸收、和降低的肾血流量(blood flow)。肾功能的这些和其它的神经调节部件在通过升高的交感神经紧张来表征的疾病状态中受到显著的刺激。例如，作为肾交感神经传出刺激的结果，降低的肾血流量和肾小球滤过率很可能是心肾综合征中的肾功能丧失(即，由于慢性心力衰竭的进行性并发症的肾功能不全)的基础。用于阻碍肾交感神经刺激的结果的药理学策略包括中枢作用的交感神经药物、β阻断剂(例如，以减少肾素释放)、血管紧张素转换酶抑制剂和受体阻断剂(例如，以阻止肾素释放之后的血管紧张素II和醛固酮激活)和利尿剂(例如，以对抗肾交感神经介导的钠和水潴留(retention))。然而，这些药理策略有显著局限性，包括有限的功效、依从性问题、副作用及其他。
附图说明
通过参考以下附图可更好地理解本技术的许多方面。这些附图中的部件并不必是按比例的。相反，重点在于清楚地展示本技术的原理。为了便于参考，贯穿不公开，可以使用相同的参考号来标识相同或至少总体上相似或类似的部件或特征。
图1是示出根据本技术的实施例的基于计算流体动力学(CFD)模型评估用于神经调节治疗的血管的方法的框图。
图2是根据本技术的实施例配置的神经调节系统的部分示意图。
图3是图2的位于血管内的神经调节导管的远侧部分的侧视图。
图4是根据本技术的实施例的血管的计算流体动力学模型的图形表示。
图5是根据本技术的另一实施例配置的神经调节系统的部分示意图。
图6是图5的位于血管内的神经调节导管和感测导丝的远侧部分的侧视图。
图7-9是血管的解剖学和概念侧视图、截面视图和放大视图，其示出了多个生理和病理特征。
图10示出了根据本技术的附加实施例的利用本文所述的神经调节导管调节肾神经。
图11是示出本技术的一些实施方式可以在其上操作的设备的概况的框图。
图12是示出本技术的一些实施方式可以在其中操作的环境的概况的框图。
图13是交感神经系统(SNS)以及大脑如何经由SNS与身体通信的概念图示。
图14是支配左肾以形成围绕左肾动脉的肾丛的神经的放大解剖图。
图15和图16分别是描绘脑部与肾之间的神经传出和传入通信的人体的解剖学视图和概念视图。
图17和图18分别是人的动脉脉管系统和静脉脉管系统的解剖图。
具体实施方式
根据本技术的实施例的方法和系统可以被配置成：检测患者血管的血液动力学参数、生成血管的一个或多个模型、以及分析血管的区域(多个)以通知与用于递送神经调节治疗的潜在区域有关的决策制定。可以标识血管的用于递送治疗的区域(例如，目标区域)，而其他区域可以被标识为不适合于治疗(例如，避开区域)。本文中参考图1-18描述了本技术的若干实施例的具体细节。尽管关于用于基于导管的血管周围肾神经调节的设备、系统和方法描述了许多实施例，但是除了本文描述的那些之外的其他应用和其他实施例也在本技术的范围内。例如，本技术的至少一些实施例可用于腔内神经调节、血管外神经调节、非肾神经调节和/或用于除神经调节之外的治疗。
应当注意，除了在本文公开的那些之外的其他实施例在本技术的范围内。此外，本技术的实施例可具有与本文所示或所描述的配置、部件、和/或过程不同的配置、部件、和/或过程。此外，本领域普通技术人员将理解，本技术的实施例可以具有除了本文所示出或描述的配置、部件、和/或过程之外的配置、部件、和/或过程，并且这些和其他实施例可以不具有本文所示出或描述的配置、部件、和/或过程中的若干配置、部件、和/或过程而不偏离本技术。
如本文所使用的，术语“远侧”和“近侧”定义了相对于临床医生或临床医生的控制设备(例如，神经调节导管的手柄)的位置或方向。术语“远侧”和“远侧地”是指沿着设备的长度远离临床医生或临床医生的控制设备或在远离临床医生或临床医生的控制设备的方向上的位置。术语“近侧”和“近侧地”是指沿着设备的长度靠近临床医生或临床医生的控制设备或在朝向临床医生或临床医生的控制设备的方向上的位置。本文提供的标题仅是为了方便，并且不应被解释为限制所公开的主题。
I.用于评估用于神经调节治疗的血管的系统和相关联的方法的选定实施例
肾血管周围神经调节治疗旨在通过调节或破坏肾传出交感神经和传入肾感觉神经来调节自主神经系统，特别是SNS。然而，在血管中的具有局部流动异常和/或二次流动区域的位置处递送神经调节治疗增加了患者可能响应于治疗而经历不期望事件的风险。利用传统的血管成像方法(诸如，荧光透视法)不能看到局部流动异常和/或二次流动区域。因此，患者可受益于被配置成显示或以其他方式向用户(例如，临床医生)通知目标血管中的具有局部流动异常和/或二次流动区域的位置的方法和系统。通过这种方式，临床医生可以通过避免在这些位置处递送神经调节治疗来降低不希望的事件的风险。本技术包括用于避免向血管中的具有局部流动异常和/或二次流动区域的位置递送神经调节治疗的方法和系统的若干实施例。这些方法和系统被配置成提供视觉、听觉和/或触觉反馈，以引导神经调节导管210在患者血管中的一个或多个合适的治疗位置处的定位。
图1是示出根据本技术的实施例的基于计算流体动力学(CFD)模型评估用于递送神经调节治疗的血管的方法100的框图。如图1中所示，方法100包括在处理器处接收与血管有关的数字三维成像数据(框110)。血管的三维成像数据可以表示肾动脉、肺动脉、肝动脉、冠状动脉、主动脉、和/或适合于神经调节治疗的其他血管。在一些实施例中，血管可以是主要(main)血管(例如，肾动脉)、主要血管的至少一个分支血管(例如，肾动脉的后分支或前分支)、直接耦合到分支血管的至少一个附属(accessory)血管(例如，下前区段动脉或内区段动脉)、或耦合到主要血管的另一血管(例如，主动脉)、和/或它们的组合。可以使用来自以下模式(modality)中的一种或多种的输入来部分地生成数字三维成像数据：血管造影术(例如，X射线、单视图、多视图、计算机断层扫描、正电子发射、单正电子发射)，超声，数字X射线(例如，造影(contrast))，数字荧光透视，磁共振成像(MRI)(例如，造影或非造影)，计算机断层扫描(CT)(例如，螺旋、螺旋、双源)，和/或以其他方式适合于以数字格式生成三维成像输入的模式。三维成像数据可包括与血管的一个或多个特征有关的信息。例如，该信息可包括与血管特征的至少一个尺寸相对应的数据，所示至少一个尺寸诸如，横截面积、横截面直径、体积、长度、和/或它们的组合。在其他实施例中，所述特征可以是血管壁或其部分(例如，外膜、中膜(media)和内膜)、腔、分支、分叉、隆突、窦口、锥形区域、动脉瘤、纤维肌肉发育不良、闭塞、冲击、钙化、内膜沉积、和/或它们的组合。下面参考图7-9详细描述了这些特征。
除了在处理器处接收三维成像数据之外，方法100还包括接收与血管传感器有关的血液动力学数据(框120)。例如，所接收的血液动力学数据可以是对血压、血流量、血液阻抗、患者血液粘度、其他血液动力学参数、和/或其组合的测量。所接收的血液动力学数据可以基于在血管内、血管外、患者体外和/或其组合获取的测量。可以假设或测量血液粘度。例如，假设血液粘度为3×10-3至4×10-3帕斯卡-秒(例如，类似于水)。
可以通过一个或多个传感器(诸如，根据本技术耦合到位于目标血管中的神经调节导管的传感器)测量血压数据、血流量数据、血液阻抗数据和/或其组合。在一些实施例中，方法100包括将传感器耦合到患者以在血管内治疗之前或期间检测和记录与一个或多个血液动力学参数相对应的数据。传感器可以是耦合到患者的外部设备，例如，位于患者血管附近。例如，传感器可以是外部压力套囊(cuff)、多普勒超声波流量计、磁共振成像(MRI)机器和/或其组合。传感器可以替代地是位于患者体内的内部设备，诸如，经腔地(transluminally)被递送到患者的血管中。例如，可以将传感器耦合到神经调节导管210，可以将神经调节导管210经腔内递送到血管中。经腔递送的神经调节导管可以被定位在具有层流(laminar flow)的患者血管的一部分内，和/或以其他方式被定位以执行对一个或多个血液动力学参数的测量。传感器可包括例如血流量传感器、血压传感器、血液阻抗传感器和/或其组合。例如，传感器可以是由导丝携载的血压-血流量传感器的组合(例如，血压和血流量传感器(多个)可以是相同的传感器或位于同一导丝上的不同传感器)，所述导丝诸如，分数流量储备(fractional flow reserve,FFR)导丝。在一些实施例中，组合导丝还包括换能器。在一些实施例中，方法100可包括将不止一个传感器耦合到患者。
方法100的若干实施例包括测量血管的主要部分(例如，肾动脉)和/或主要动脉的分支(例如，肾动脉的前分支和/或后分支)中的血流量、血压和/或血液阻抗。可以在以下各项中执行测量：主要血管或其分支的具有稳定(例如，层流)流动的一部分、具有不稳定(例如，湍流、变化的、二次)流动的一部分、和/或其组合。
在接收到血液动力学数据之后，方法100通过至少部分地基于血管的三维成像数据(框110)和血液动力学数据(框120)生成目标血管的计算流体动力学(CFD)模型或表示来继续。使用方程、算法和各种统计方法，与血管的三维成像数据(例如，血管几何形状)和血液动力学数据(例如，血压、血流量、血液阻抗和/或血液粘度)有关的信息可用于生成血管的CFD模型。可以使用CFD工作流或用于生成CFD表示的其他合适方法来生成CFD模型。CFD工作流通过制造用于与由三维成像数据表示的血管的某些特征(例如，几何形状)对齐的体积网格来开始。血液动力学数据(例如，血流量数据和/或血压数据)可用于在CFD工作流中形成CFD模拟的一个或多个边界条件(例如，入口)。CFD工作流可以生成流动场，并且如果生成不止一个CFD模型(例如，可以为血管的某个部分生成不同的CFD模型)，则可以将CFD模型耦合(例如，在出口处)成使得能够计算血流量/血压关系。在一些实施例中，血压数据可以是近侧边界条件，并且可以将每个出口(例如，远侧边界)耦合到远离边界的患者循环的血液阻抗、阻力和顺应性/电容的零维(zero-dimensional)表示。可以使用图像中的一个分辨率或单个表示中的多个分辨率来显示CFD模型。例如，CFD模型的第一部分可具有与第二部分相比较低的分辨率。预期在第一部分中使用较低分辨率会减少某些计算参数的持续时间，使得具有至少两个分辨率的CFD模型可以比具有跨CFD模型显示的第二部分的分辨率的CFD模型被更快地生成。在一些实施例中，可以使用合适的验证方法(例如，有创测量值)来验证CFD模型。
用户(例如，临床医生)和/或计算机可以形成与血管生理学和血液动力学的一个或多个特征或输入到CFD模型中的其他信息有关的某些假设。例如，假设可以是：血液表现为不可压缩的流体和/或血管的区域(例如，分段区域)具有刚性壁。在一些实施例中，可以从经验数据、综合(conglomerate)数据和/或其组合导出一个或多个血液动力学参数。在这些实施例中，可以部分地通过将从经验数据或综合数据导出的一个或多个血液动力学参数应用于CFD工作流来生成血管的CFD模型。可以从由用户或另一团体生成的群体数据库中获得经验数据。群体数据库可以包括血压数据和/或血流量数据，血压数据和/或血流量数据中的每个数据都可以被一般化。例如，一般化的血压可以是120/80mmHg，并且一般化的血流量可以是500ml/min。在另外的实施例中，CFD表示可以包括使用诸如整体平均之类的计算方法的样本波形(例如，测得的、计算的或标准的)。
预期CFD模型有助于表征和显示传统上难以测量的被靶向用于血管周围去神经支配的整个血管的生理和病理参数。预期CFD模型使用解剖学上精确的几何形状和血管动力学上精确的血管输入来快速且精确地提供与血管有关的信息。CFD模型的迭代处理可以实现与模型化血管(多个)的生理和病理方面有关的收敛(convergence)。在没有CFD模型的情况下测量血管壁剪切应力(“WSS”)是困难且侵入性的，该CFD模型可以映射WSS、在递送神经调节治疗时可能期望避免的若干生理特征中的一个的空间分布。
基于由处理器生成的CFD模型(框130)，方法100可以通过利用处理器标识用于递送神经调节治疗的血管的目标区域和/或避开区域来继续(框140)。可以通过处理器使用方程、算法、各种统计方法和/或对患者的解剖特征的分析，通过用户观察和/或通过其组合在CFD模型上标识避开区域的位置。避开区域可以是血管的具有局部流动异常、生理特征和/或病理特征(例如，疾病)(统称为“流动异常”)的一个或多个区域。在一些实施例中，流动异常与神经调节治疗之后的不希望的事件的增大的风险相关联。局部流动异常可包括但不限于二次流动(例如，湍流、流动分离、和涡流形成)、流动冲击、低WSS、高WSS、和/或WSS梯度的区域。避开区域可包括血管疾病(例如，钙化、纤维肌肉发育不良、动脉瘤)的一个或多个病理特征、和/或血管的一个或多个生理特征(例如，窦口、隆突、锥形区域、分叉)、和/或其组合。在其他实施例(未示出)中，方法100可包括经由处理器标识血管的适合于神经调节治疗的目标区域。例如，目标区域可以是血管的缺乏局部流动异常、生理特征、和/或与神经调节治疗之后的不希望的事件的增加的风险相关联的病理特征的一个或多个区域。
可以通过确定给定位置处的血液动力学参数的测得值是在“正常”范围内还是高于/低于指示没有局部流动异常和/或没有二次流动区域的血液动力学参数的值(例如，阈值血液动力学参数)，来标识目标区域。例如，如果血液动力学参数是血压，则在给定位置处在血压的“正常”范围内的血压值可触发在给定位置(例如，目标区域)处递送神经调节治疗的推荐。类似地，可以通过确定给定位置处的血液动力学参数的测得值是在“正常”范围之外还是低于/高于指示局部流动异常和/或二次流动区域的血液动力学参数的值，来标识避开区域。例如，在给定位置处在血压的“正常”范围之外的血压值可能触发避免在给定位置(例如，避开区域)处递送神经调节治疗的推荐。可以使用经验数据、综合数据或对于建立阈值血液动力学参数而言有用的其他合适数据来确定每个对应的阈值血液动力学参数。例如，可以使用本文描述的方法为血流量、血压、血液阻抗和/或其他血液动力学参数确定阈值血液动力学参数。
方法100可以使用由处理器执行的算法来将一个或多个血液动力学参数与一个或多个阈值血液动力学参数进行比较。阈值血液动力学参数可以是预定的，或者可以在执行该比较之前计算阈值血液动力学参数。在一些实施例中，分析血液动力学参数的处理器可包括去除任何明显不规则的血液动力学参数(多个)以自动校正异常的算法。在其他实施例中，可以由用户、系统、设备和/或其组合进行一个或多个血液动力学参数与一个或多个阈值血液动力学参数之间的比较。在进一步的实施例中，该算法可以使用两个或更多个血液动力学参数和/或其他数据来提供组合的血液动力学参数，该组合的血液动力学参数比仅任何一个单独的血液动力学参数被更紧密地与标识血管的目标和/或避开区域联系。
方法100可选地通过在用户界面上显示血管的表示来继续(框150)，该血管的表示包括指示不用于递送神经调节治疗的一个或多个避开区域的视觉标记。同样参见图4和下面的对应描述。在一些实施例(未示出)中，所显示的表示还可以包括血管的用于递送神经调节治疗的一个或多个目标区域的标记。在其他实施例中，该表示可以显示血管的不止一个部分，诸如，第一部分和第二部分。第一部分和第二部分可以是连续的或分开的(例如，不同的部分将第一部分与第二部分分开)。所显示的第一部分可以与适合于递送神经调节治疗的一个或多个区域(例如，目标区域)相对应，而所显示的第二部分可以与用于避免递送神经调节治疗的一个或多个避开区域相对应。可以使用不同的分辨率来显示该表示的不同特征。可以使用诸如颜色、阴影、图案、形状和/或其组合之类的唯一对应标记在该表示上可视地显示避开区域和目标区域中的每一个。例如，可以在该表示上使用涵盖避开区域的红色圆形(例如，红色圆圈)来显示避开区域，而可以使用围绕目标区域的绿色圆形(例如，绿色圆圈)来显示目标区域。类似地，可以使用具有红色梯度的形状来显示避开区域，其中避开区域的中心着色为深红色并且侧面着色为浅红色。可以类似地利用绿色梯度着色形状来显示目标区域。在一些实施例中，可以利用具有纯色或梯度颜色的黄色圆形(例如，黄色圆圈)来涵盖不具有数据或具有不确定的数据的潜在血管治疗。在其他实施例中，可以显示不同的颜色、图案和形状(例如，箭头)以指示避开区域、目标区域和潜在区域。因此被提供给临床医生的CFD模型信息可用于优化神经调节过程。
参考在用户界面上显示的血管评估结果，临床医生可以将神经调节导管210递送到患者的血管，同时监测导管在血管内的位置。如下面参考图10更详细描述的，可以使用根据本技术的本文所述的方法或替代地使用适合于递送导管的其他方法，来将神经调节导管递送到患者的血管。例如，可以在正将导管定位在血管内的同时监测神经调节导管(例如，神经调节组件230)的一部分的位置。在一些实施例中，可以在递送到血管期间通过视觉观察组件230来监测位置。替代地，可以将与血管中的组件230的当前位置(例如，所监测的位置)有关的数据可以例如通过由被并入神经调节导管中或以其他方式被耦合到神经调节导管的发射器发射的信号被发送到处理器。用户可以经由用户界面和/或根据本技术的实施例的被配置成发射视觉、音频和/或触觉信号的另一信号发射设备来接收反馈信号。在某些实施例中，可以实时监测神经调节组件的位置。
在进一步的实施例中，在接收到导管位置数据之后，处理器可以基于组件230的当前位置是否包括所标识的避开区域和/或目标区域，来向用户提供是否继续进行神经调节治疗的推荐。该推荐可以包括推荐用户避免向患者血管的一个或多个所识别的区域(例如，避开区域)递送神经调节治疗或者推荐用户向一个或多个所标识的区域(例如，目标区域)递送神经调节治疗。在一些实施例中，可以在递送和/或定位神经调节导管的同时提供该推荐。在其他实施例中，可以在递送和/或定位导管之前或之后提供该推荐。
在一些实施例中，可以经由用户接口例如通过在显示器上显示该推荐或发射信号来向用户提供该推荐。信号可以是视觉信号、音频信号、触觉信号或其组合。例如，可以由在组件230被定位在一个或多个所标识的区域附近时接通的设备(例如，光)发射视觉信号。例如，该推荐可以是当组件230被定位在所标识的目标区域附近或之内时变为绿色的光和/或当被定位在所标识的避开区域附近或之内时变为红色的光。在其他实施例中，该设备可以是扬声器、振动机构或适合于将信号传送给用户的其他设备。除了显示和/或信号通知之外，可以通过在视觉显示器或被配置成接收血液动力学参数(多个)并提供推荐的其他设备上展示血液动力学参数和/或总体血液动力学参数中的一个或多个，来向用户提供该推荐。在进一步的实施例中，可以存储三维表示、CFD模型和/或其他表示以在稍后的时间处引导神经调节导管的定位，和/或在获得和/或生成图像和/或表示之后执行的计算。在这些实施例中，可以使用设备和/或环境的部件来执行图像和/或表示的存储、分析和/或计算。此外，处理器还可以在智能电话、计算机、平板计算机和/或包括数字显示器的其他设备上向用户提供分布血液动力学参数的报告。
本技术的方法可以包括使用神经调节导管210将神经调节能量施加到目标区域中的至少一个目标区域。在其他实施例中，可以将目标区域(多个)标记为用于未来神经调节治疗的位置。当血液动力学参数(多个)中的一个或多个升高到高于一位置处的对应阈值血液动力学参数(多个)时，该位置可以被标识为避开区域。如果神经调节能量将在所标识的避开区域处被递送，则担心患者可能有与在该位置处递送神经调节相关联的后遗症，诸如，肿胀、水肿、狭窄、撕裂、破裂、扩张、剖开和/或血栓。
在进一步的实施例中，本文所述的方法和系统可用于监测神经调节治疗后的血管，以确定是否已发生或可能发生不希望的事件。神经调节治疗后的血流量和/或血压的变化可以指示在该区域中的一个或多个区域处或在血管的另一区域处可能发生不希望的事件。如果确实发生了不希望的事件，则用户可以选择相应地治疗患者。
II.神经调节系统的选定实施例
图2是根据本技术的实施例的神经调节系统200(“系统200”)的部分示意图。系统200可以与上面参考图1描述的方法100结合使用，以评估一个或多个血液动力学参数和/或针对递送神经调节治疗标识一个或多个避开区域和/或目标区域。另外，系统200及其实施例可用于向患者递送神经调节治疗。
如图2中所示，系统200包括神经调节导管210、控制台295和可操作地将神经调节导管210耦合到控制台295的电缆275。神经调节导管210包括具有近侧部分220a和远侧部分220b的细长轴220、在近侧部分220a处可操作地连接到轴220的手柄270、以及在轴220的远侧部分220b处的神经调节组件230。轴220的远侧部分220b被配置成在患者的腔内移动，并将神经调节组件230定位在腔内的目标区域处。例如，轴220可以被配置成将神经调节组件230定位在人体内的血管、管道(duct)、气道或另一天然存在的腔内。
轴220和神经调节组件230可以是2、3、4、5、7或8French大小或另一合适的大小。可以将轴220的远侧部分220b的尺寸(例如，外径和长度)选择成适应(accommodate)血管或其他体腔，神经调节导管210的远侧部分220b被设计成被递送在该血管或其他体腔中。例如，可以将远侧部分220b的轴向长度选择为不长于患者的肾动脉(例如，通常小于8cm)，并且具有适应典型肾动脉(对于肾动脉RA，例如，约2-10mm，例如，约4-8mm，等)和/或肾动脉的分支的内径的展开或扩展直径。另外，神经调节组件230可包括具有形状记忆材料(诸如，镍钛合金)的形状记忆部分，该形状记忆部分在扩展时赋予神经调节组件230螺旋形或螺旋形状。在其他实施例中，神经调节组件230的成形部分可以取决于神经调节组件230的成形部分被配置成在其中展开的体腔而具有其他尺寸。
如所示，神经调节组件230包括传感器240、发射器245和多个能量递送元件260a-g(统称为能量递送元件260)。在该实施例中，传感器240被设置在远侧部分220b的远端(例如，末端尖端)处，并且发射器245被设置在能量递送元件260的近侧。在其他实施例中，传感器240和/或发射器245可以被设置在根据本文所描述的实施例的适合于传感器240检测一个或多个血液动力学参数和/或适合于发射器245将神经调节组件230的位置传输到接收器287的不同位置处。例如，传感器240可以在一个或多个能量递送元件260近侧和/或发射器245可以在一个或多个能量递送元件260远侧。可以将传感器240和发射器245连接到一个或多个供电线(未示出)，该一个或多个供电线将能量传送到传感器240和发射器245。替代地，传感器240和/或发射器245可以通过专用线和/或无线地(例如，蓝牙、无线电波等)被可操作地耦合到控制台295。在传感器240或发射器245不位于导管远端处的实施例中，神经调节组件230可具有防损伤尖端(未示出)。在某些实施例中，神经调节组件230可包括不止一个传感器240和/或发射器245。传感器240、发射器245和神经调节组件230可以如所示的集成到单个神经调节导管210中，或者传感器240和/或发射器245中的一个或多个可以与神经调节导管210分开提供，如将在以下讨论的。
传感器240可以检测生理参数(诸如，血液动力学参数)，并且发射器245可以向接收器287传送与神经调节组件230在血管中的位置有关的信号。传感器240可包括一个或多个传感器，例如，可检测通过血管(例如，肾动脉RA)的血流量的血液速度传感器(例如，多普勒激光速度传感器或超声波流量计)、测量血管内的血压的压力传感器、能确定血管直径的变化的血液阻抗传感器(例如，单电极或多电极)、和/或用于检测一个或多个血液动力学参数的其他合适的传感器。如本领域技术人员将理解的，血液比血管组织更具导电性，因此血管阻抗(即血液阻抗)在血管具有更大直径时(即，当血管中含有更多血液时)更低，并且在血管具有更小直径时(即，当血管中含有更少血液时)更高。因此，当传感器240是单电极或多电极阻抗传感器时，传感器240获取的血液阻抗测量可以与血管直径、区段体积和/或横截面积的变化相关(即，血液动力学响应)。在一些实施例中，血液阻抗测量可用于评估神经调节治疗的功效。与血管直径类似，预期血流量和血压响应于刺激而改变，并且预期这些变化在神经调节之后比在神经调节之前发生的程度更小。因此，可以在神经调节之前和之后检测由电刺激或药理学刺激引起的血流量和/或血管压力测量的变化，并随后将其与阈值进行比较以确定神经调节治疗的功效。在于2015年10月1日提交的题为“用于经由血液动力学响应评估神经调节治疗的系统和方法(Systems and Methods for EvaluatingNeuromodulation Therapy via Hemodynamic Responses)”的PCT专利申请号PCT/US15/534999中公开了监测对刺激的血液动力学响应的进一步实施例，该PCT专利申请通过引用以其整体并入本文。
在一些实施例中，传感器240可以检测血管中的不止一个血液动力学参数。例如，传感器240可包括配置成检测肾动脉中的血流量和血压的传感器。在其他实施例中，传感器240可包括检测和/或记录其他信息(诸如，温度(例如，热电偶、热敏电阻等)、光学、化学和/或其他参数中的一个或多个)的不同或附加的传感器。传感器240传感器(多个)可以进一步被配置成记录与检测到的血液动力学参数相关联的数据。在一些实施例中，记录可以由系统200的另一部件进行。
发射器245可包括被配置成监测神经调节组件230在血管中的位置的一个或多个传感器，例如，第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器等。在一些实施例中，发射器245的每个传感器可以被配置成监测特定能量递送元件260(例如，电极)的位置。例如，第一传感器可以被配置成监测能量递送元件260a和260b的位置，第二传感器可以被配置成监测能量递送元件260c和260d的位置，第三传感器可以被配置成监测能量递送元件260e和260f的位置，并且第四传感器可以被配置成监测能量递送元件260g的位置。在其他实施例中，每个传感器可以具有特定范围并且可以监测神经调节组件230的任何部分的位置，或者发射器相对于血管的任何特征(例如，壁、窦口、分叉等)的位置位于该范围内。发射器245的传感器(多个)可以进一步被配置成记录与被所监测的位置相关联的数据。在一些实施例中，位置记录可以由系统200的另一部件进行。
在其他实施例中，神经调节组件230可具有少于或多于七个的能量递送元件260。如图2中所示，神经调节组件230包括七个能量递送元件260a-g。能量递送元件260可以被配置成将电刺激(例如，RF能量)施加到患者体内的一个或多个血管处或附近的所标识的目标区域来暂时麻痹(stun)神经，和/或将神经调节能量递送到目标区域。可以将能量递送元件260连接到一个或多个供电线(未示出)，该供电线将能量传送到能量递送元件260。在一些实施例中，能量递送元件260是电极。在各种实施例中，某些能量递送元件260可以专用于施加刺激，并且其他能量递送元件260可以是其他类型的治疗元件(诸如，换能器或其他元件)，以使用其他合适的神经调节模式(诸如，脉冲电能量、微波能量、光能量、超声能量(例如，血管内递送的超声、体外超声、和/或高强度聚焦超声(FIFU))、直接热能、辐射(例如，红外线、可见光、和/或γ辐射)、和/或其他合适类型的能量)来递送能量以调节血管周围神经。在某些实施例中，神经调节导管210可以被配置用于冷冻治疗，并且可以利用制冷剂(例如，经由使制冷剂循环的球囊导管)对肾动脉RA施加低温冷却。在该实施例中，系统200可包括耦合到神经调节导管210的制冷剂储器(未示出)，并且可被配置成向神经调节导管210供应制冷剂。在又其他实施例中，神经调节导管210被配置用于基于化学品的治疗(例如，药物输注)，并且神经调节导管210可以在在腔内将一种或多种化学品分配到治疗区域或者将一种或多种化学品经腔地注射到治疗区域以实现神经调节。这些化学品可包括神经毒素(例如，乙醇)、肾上腺素能拮抗剂(例如，胍乙啶)和/或组织坏死诱导剂(例如，乙醇)。在该实施例中，系统200可以包括化学品储器(未示出)，并且可以被配置成向神经调节导管210供应一种或多种化学品。在某些实施例中，一个或多个传感器和/或传感器可以位于能量递送元件260附近、能量递送元件260内或与能量递送元件260成一体。
能量递送元件260(例如，电极)可以以多种图案在一个或多个平面中被定位在神经调节组件230上。在所示的实施例中，能量递送元件260被定位在神经调节组件230的形状记忆部分上，使得能量递送元件260中的许多或全部压靠或以其他方式接触内部血管壁(例如，肾动脉RA壁)。在其他实施例中，多个能量递送元件260可以被定位在与肾动脉RA正交的相同平面中，以在内部血管壁的同一平面中递送刺激和/或获得多个记录。当与内部血管壁接触时，能量递送元件260和/或另一种类型的能量递送元件可以向目标区域递送神经调节能量，以调节或消融靠近目标区域的神经。预期成功或有效的神经调节治疗或疗法(即，当神经被消融至期望的程度时)停止或减弱神经活动。
尽管神经调节组件230的所示实施例被配置有螺旋形/螺旋形状，但在其他实施例中，轴220的远侧部分220b可具有其他合适的形状(例如，半圆形、弯曲形、直线形等)，和/或神经调节导管210可包括多个支撑构件，该多个支撑构件被配置成携载一个或多个能量递送元件260并将能量递送元件260压靠在内部血管壁上。在例如以下的申请中描述了其他合适的设备和技术：2010年10月22日提交的美国专利申请No.12/910,631；2011年10月21日提交的美国专利申请No.13/279,205；2011年10月23日提交的美国专利申请No.13/279,330；2011年10月25日提交的美国专利申请No.13/281,360；2011年10月25日提交的美国专利申请No.13/281,361；2011年10月25日提交的PCT申请No.PCT/US11/57754；2012年5月5日提交的美国临时专利申请No.71/646,218；2013年3月11日提交的美国专利申请No.13/793,647；2013年10月24日提交的美国临时专利申请No.71/961,874；以及2012年11月7日提交的美国专利申请No.13/670,452。所有上述申请通过引用以其整体并入本文。设备和系统的非限制性示例包括SymplicityTM RF消融导管和Symplicity SpyralTM多电极RF消融导管。
系统200的控制台295可以被配置成控制、监测、供应和/或以其他方式支持神经调节导管210的操作和图1的CFD建模。如图2所示，控制台295包括控制器280、处理器285、接收器287和用户界面297。例如，由方法100生成的CFD模型及其实施例可以在用户界面297上显示为一个或多个图像298。在其他实施例中，用户界面可以是显示图像298的单独部件(诸如，监测器(未示出))，而不是使用户界面297与控制台295集成。在某些实施例中，控制台295可以具有不止一个用户界面297，或者系统200可以具有单独的监测器(未示出)以及与控制台295集成的用户界面297。控制台295可以被配置成生成用于经由神经调节组件230递送到目标区域处的组织的选定形式的能量和/或选定幅度的能量，因此，控制台295可以取决于神经调节导管210的治疗形式而具有不同的配置。例如，当神经调节导管210被配置用于基于电极的治疗、基于热元件的治疗或基于换能器的治疗时，控制台295可以包括能量生成器(未示出)，该能量生成器被配置成生成RF能量(例如，单极和/或双极RF能量)、脉冲电能、微波能量、光能、超声能量(例如，血管内递送的超声波、体外超声波和/或HIFU)、直接热能、辐射(例如，红外线、可见光和/或伽马辐射)和/或另一合适类型的能量。
在选定的实施例中，控制台295和神经调节导管210可以被配置成经由能量递送元件260中的一个或多个来递送单极电场。在这样的实施例中，中性或分散能量递送元件(未示出)可以被电连接到控制台295并且被附连到患者的外部。在包括多个能量递送元件260的实施例中，能量递送元件260可以以单极方式独立地、同时地、选择性地或按顺序地递送功率，和/或可以以双极方式在能量递送元件260的任何期望组合之间递送功率。另外，用户可以手动选择哪些能量递送元件260被激活用于功率递送，以便根据需要在腔(例如，肾动脉)内形成高度定制的损伤(多个)。
控制器280和处理器285可以定义计算设备，该计算设备包括存储器并且被配置成接收和存储成像数据、血液动力学数据(例如，由传感器240检测到的血液动力学参数的测得值)和/或位置数据(例如，由发射器245传输的磁信号)。存储器可以被配置成存储指令，该指令当由计算设备执行时，致使系统200执行根据本技术的某些操作，诸如，执行以上参考图1描述的方法100的框110、120、130、140和150的实施例。
除了如上所述避免在一个或多个避开区域处递送神经调节能量之外，本技术的方法和系统的附加实施例可以确定功效和/或风险以优化神经调节过程。例如，传感器240可以被定位在治疗区域的近侧，以在施加神经调节能量之后检测或测量一个或多个血液动力学参数(多个)。另外，发射器245可以被定位在治疗区域附近(例如，近侧或远侧)，以向用户传送与神经调节组件230在血管中的位置有关的信息。控制器280可以包括生成患者的神经调节前和神经调节后信息(例如，血液动力学参数、成像数据等)的比较的算法。由于一个或多个血液动力学参数可以响应于能量递送而改变，因此该比较可以向用户提供如下的指示：神经调节治疗是否有效，和/或是否存在实际不希望的事件或是否存在实际不希望的事件的风险。在某些实施例中，该比较可以参考指示治疗有效的神经调节和/或不希望事件的风险的标准化的或患者特定的阈值变化或水平。可以经由用户界面297或其他部件(例如，监测器)将该比较提供给用户。基于该比较，用户可以确定神经调节治疗是否实现了期望的效果，或者治疗是否影响血液动力学参数和/或血管的结构特征(例如，壁厚、破裂、内膜分层等)。如果该比较指示神经调节治疗无效和/或经历不希望的事件的风险已增加，则可以执行后续的监测和/或后续的治疗进程。例如，可以沿着血管(例如，肾动脉RA)重新定位神经调节组件230和/或旋转神经调节组件230以调节不同位置处或不同平面中的神经。
图3是根据本技术的另一实施例的图2的被定位在肾血管内的神经调节组件230的侧视图。在其他实施例中，可以将神经调节导管210定位在其他血管中，以用于在人类患者体内的不同区域处递送神经调节治疗。如所示的，系统200包括引导导管320，引导导管320被配置成将神经调节导管210的远侧部分220b血管内地定位在血管(例如，肾动脉RA)内的治疗区域处。在操作中，神经调节组件230的腔内递送可以包括将导丝(未示出)经皮插入患者的体腔中并沿着导丝移动轴220(图2)和/或神经调节组件230直到神经调节组件230到达目标区域(例如，肾动脉)。例如，神经调节组件230的远端可以限定用于接合导丝的通道，以用于使用线上(over-the-wire,OTW)或快速交换(RX)技术来递送神经调节组件230。在其他实施例中，神经调节导管210可以是可操纵的或不可操纵的设备，该可操纵和或不可操纵的设备被配置成在没有导丝的情况下使用。在又其他实施例中，神经调节导管210可以被配置用于经由护套(未示出)递送。
在过程期间，神经调节组件230在引导导管320的远侧部分330的远侧延伸并进入血管腔。例如，当神经调节组件230前进通过血管腔时，传感器240感测通过腔的近侧部分的层流血流量。当神经调节组件遇到诸如狭窄351和/或分叉315之类的潜在避开区域时，传感器240检测到先前层流血流量的变化。传感器240将血流量数据传输到接收器287，并且如上所述，系统200的其他部件部分地基于血流量数据生成CFD模型。如上所述，系统200针对递送神经调节能量标识并推荐避开区域和目标区域。
一旦被定位在目标血管中，神经调节组件230就从用于递送的低轮廓递送状态(未示出)(例如，在血管内通过主动脉)转变到展开状态(例如，径向扩展状态)。当被展开时，能量递送元件260压靠在血管的内壁上，并且神经调节能量可以选择性地递送到所标识的目标区域。在递送神经调节能量之后，系统200被配置成感测神经调节后治疗参数并确定功效和/或不希望事件的风险，如上所述。如果需要的话，用户可以重新定位神经调节组件230以在一个或多个不同的所标识的目标位置处递送附加的神经调节治疗。为了重新定位神经调节组件230，用户可以将组件230返回到低轮廓递送状态并且在新位置处将神经调节组件230重新展开。在一些实施例中，神经调节组件230在定位、展开，重新定位、重新展开和/或其组合期间的位置可以被实时显示在用户界面297上。
图4示出了根据本技术的实施例的血管的表示(“表示400”)。表示400是CFD图像407，其显示与根据方法100的框110、120、130和140的实施例确定的目标区域440、潜在区域450和避开区域460相对应的视觉指示符。CFD图像407描绘了血管405，血管405包括近侧部分430a和远侧部分430b，其中血管405的主要部分在近侧部分430a和远侧部分430b之间延伸。CFD图像407进一步描绘了从血管405在分叉415处分别延伸到右部分430d和左部分430c中的右分支410和左分支420。在所示实施例中，避开区域460由密集散列(hash)标记指示，目标区域440由稀疏散列标记指示，并且潜在区域450由中等散列标记示出。在其他实施例中，可以通过颜色、颜色的阴影、不止一种颜色、不止一种颜色的阴影、一个或多个图案、形状和/或其组合来单独指示避开区域46、潜在区域450和目标区域440。例如，避开区域460可以由红色标记指示，潜在区域450由黄色标记指示，并且目标区域440由绿色标记指示，其中每个标记封围对应区域的边界。
在一些实施例中，神经调节组件230(未示出)可在用户正观看表示400时被定位在血管405中。部分地参考图2和图3，例如，在用户可以在视觉上确定神经调节组件230相对于避开区域460、潜在区域、或目标区域440所位于的位置时，表示400可以引导神经调节组件230在血管中的定位。因此，临床医生可参考表示400并选择或取消选择特定能量递送元件260，以避免在所标识并显示的避开区域460处向患者递送神经调节治疗，而是将治疗递送至所标识并显示的目标区域440。
在一些实施例中，可以将听觉信号、触觉信号或其组合与表示400组合，以警告用户神经调节组件230的位置。例如，当神经调节组件230的一个或多个能量递送元件260位于所标识的避开区域460处或者替代地在所标识的目标区域440处时，听觉信号和/或触觉信号可以警告用户。替代地，听觉信号和/或触觉信号可包括多个信号，其中每个信号(例如，音调、振动、信号的重复等)与位于特定区域处的特定能量递送元件260相对应。使用诸如导管210之类的多电极导管，临床医生可操作控制台295以单独测试每个能量递送元件260以获得指示在每个元件的当前位置处施用神经调节能量的潜在风险或益处的信号。例如，第一信号可以与位于避开区域460内的能量递送元件260相对应，第二信号可以与位于潜在区域450内的第二能量递送元件260相对应，并且第三信号可以与位于目标区域440内的第三能量递送元件260相对应。类似于所显示的指示符，当神经调节组件230被定位时，听觉信号和/或触觉信号可以被实时地传输给用户，而不管神经调节组件230的位置是否在表示400上实时可见。在某些实施例中，在表示400上仅显示视觉指示符，仅将听觉信号传输给用户，或者仅将触觉信号传输给用户。
图5是根据本技术的另一实施例配置的神经调节系统500(“系统500”)的部分示意图。系统500的某些特征通常类似于本文描述的本技术的其他实施例。系统500与系统200的不同之处在于发射器245由单独的导管或导丝555携载。在所示实施例中，传感器240位于远侧部分220b的最远端(例如，尖端)处，并且沿着导线555的长度设置发射器。在其他实施例中，传感器240可以在沿着远侧部分220b的长度上的其他位置(例如，在神经调节组件230上)和/或发射器245可以在导丝555的最远端(例如，尖端)处。轴220和导丝555可以集成到单个神经调节导管210中，或者，替代地,它们可以在单独的部件中。
在其他实施例中，发射器245而不是传感器可以位于轴220的远侧部分220b处，并且传感器240可以由导丝555携载。在神经调节导管210包括不止一个传感器240和/或不止一个发射器245的实施例中，传感器中的一些和/或发射器中的一些可以由轴220的远侧部分220b携载并且传感器中的其他传感器和/或发射器中的其他发射器可以由导丝555携载。在其他实施例中，传感器240可以安装在引导导管的一部分上，引导导管的该部分可插入接收神经调节治疗的血管中。
图6是根据本技术的一实施例的图5的被定位于血管内的神经调节组件230和导丝555的远侧部分的侧视图。如上所述，传感器240可以被耦合到轴220或导丝555中的一者，而发射器245被耦合到另一者。这样，传感器240和发射器245可以彼此独立地被递送。
在所示实施例中，传感器240被耦合到轴220，并通过引导导管320与神经调节组件230一起被递送到沿血管(例如，肾动脉RA)的第一位置。一旦定位了导管210，具有发射器245的导丝555就通过引导导管320被递送到第一位置附近的第二位置。为清楚起见，图6示出了神经调节组件230未完全展开在血管内，并且导丝555被设置在组件230旁边。预期在典型的展开中，神经调节组件230被完全展开在血管内，使得每个能量递送元件260尽可能地接触血管壁，并且导丝555被设置在组件230内。用户可以激活传感器240以检测第一位置处的一个或多个血液动力学参数，并且可以激活发射器245以将神经调节组件230的位置发送到接收器287。如上面参考图2和图3所述，系统500标识每个能量递送元件260是位于所标识的目标区域还是所标识的避开区域。如果能量递送元件260被定位在如用户界面297上所示的所标识的目标区域处，则用户可以通过该元件递送神经调节治疗。如果能量递送元件260被定位在所标识的避开区域附近(例如，在狭窄351、窦口310或分叉处315附近)，则用户可以跳过通过该元件递送神经调节治疗，和/或重新定位神经调节组件230和导丝555以标识血管中的一个或多个目标区域。替代地，用户可以将发射器245重新定位成与能量递送元件260a-g中的每一个相邻，以确定能量递送元件260是否在所标识的目标区域附近。
如图6中所示，传感器240位于能量递送元件260g的远侧，并且发射器245被定位成大体上与血管中的能量递送元件260f相邻。在其他实施例中，传感器240可以位于至少一个能量递送元件260近侧，并且发射器245可以被定位成大体上与另一能量递送元件260相邻、大体在另一能量递送元件260近侧或远侧。在进一步的实施例中，导丝555可以在神经调节组件230之前被递送到血管(例如，肾动脉RA)中的第一位置。例如，如果患者血管的CFD模型是在发射器245被递送之前(诸如，在先前的过程期间或作为先前定位的一部分)生成的，则用户可能先前已经标识出期望的目标位置以递送神经调节治疗。在该实施例中，用户可以激活发射器245以定位期望的目标位置并将神经调节组件230的能量递送元件定位在该期望的位置处。
图7-9是血管的解剖学和概念侧视图、截面视图和分解视图，其示出了各种生理和病理特征。尽管血管的配置可以具有许多变化和/或血管可以具有局部流动异常，但是图7-9是出于说明性目的而示出的并且不旨在夸大或限制可能发生在血管中的数量、位置、配置和/或局部流动异常。如上所述，将血管周围神经调节治疗递送至所标识的避开区域(例如，具有一个或多个生理特征、病理特征和/或血流异常的特定位置)可能导致不希望的事件。因此，方法100，系统200、500及其实施例可以帮助临床医生避免这种不期望的区域，同时还引导用户至期望的目标区域。
如图7中所示，主要血管705在分叉315处分支成两个分支，该两个分支包括右分支712和左分支716。在分叉315处，经分支的血管在血管壁处形成隆突(在详细视图中示出)。腔710延伸通过主要血管705并且分成每个分支作为右腔714和左腔718。血液可以流过腔710并且可以在分叉315处分流成右流733和左流732。通过具有健康腔(例如，光滑的壁和正常的内径以允许血液流动而没有干扰)的血管的线性(例如，直的)部分，血流通常是层流的并且在血管壁上施以生理剪切应力(例如，血液动力学应力)可以将这种壁剪切应力(WSS)测量为施加在血管壁上的每单位面积的力，并且该WSS可以受血液粘度和血流的影响。生理(例如，健康)WSS在静脉系统中为约1至约7dyne/cm2，在动脉系统中为约10至约15dyne/cm2。流入右分支712和左分支716的分流在分叉315处的血管壁上施加约27dynes/cm2或更大的相对高的壁剪切应力(HWSS)。例如，血管壁中的突然几何形状变化(诸如，分叉315)经受HWSS的影响。此外，当流动轨迹改变并且血液以非层流方式接触血管壁时，血流可以变成湍流和/或形成涡流735，如图7的区域730中所示的。例如，涡流735可以将正常壁剪切应力降低到相对低的壁剪切应力(LWSS)，诸如，约12.6dynes/cm2或更低。LWSS的这些区域经常发生在突然的几何形状变化(例如，分叉315)的远侧和/或邻近HWSS的区域。另外，血管中某个位置处的壁剪切应力可以变化，例如，在血管的一部分处(即，在分叉315处或锥形区域760处)具有HWSS和LWSS两者。
除了血管几何形状的上述生理变化之外，也可以通过病理事件(诸如，管壁的变化)来改变血流。例如，诸如在狭窄351处的血管壁的已经增厚的各部分妨碍(impinge)区域750中的层流754。如所示的，左腔718在狭窄351处变窄，导致层流754沿着冲击流750的区域的远侧部分变成湍流756。血管钙化720通过在血管壁中形成和/或沉积钙727而发生。虽然钙沉积物可位于内膜721和/或外膜723中，但沉积物最常见于中膜725中。血管壁的具有钙化720(例如，钙沉积物)的一部分弹性较小，与非钙化区域相比具有对血流量、血压等变化进行响应的受损的能力。
如图8和图9中所示，血管壁具有可响应于神经调节治疗的递送而导致不希望的事件的其他疾病。例如，图8示出了主要血管810，该主要血管810分支成在区域830中具有纤维肌肉发育不良的左分支820和右分支825。腔840从主要血管810延伸到左分支820中并通过具有纤维肌肉发育不良的区域830。参考放大的截面图860，纤维肌肉发育不良导致血管壁850的异常增厚。虽然不旨在是限制性的，但是图8示出了如与局灶型和外膜型区别开的多灶(multi-focal)型纤维肌肉发育不良。纤维肌肉发育不良可影响许多不同的血管；然而，最常见的血管包括颈动脉、椎动脉、肾动脉以及耦合到手臂、腿和肠的动脉。
血管壁也可以通过动脉瘤的形成而改变，动脉瘤是血管壁的局部扩张或膨胀，其可能与高血压相关联和/或可能发生在血管壁的薄弱部分处。通常通过动脉瘤的位置(例如，动脉、静脉、心脏、冠状动脉、主动脉、脑部、腿、肾脏和毛细血管)将动脉瘤进行分类。如图9中所示，主要血管905具有从近侧部分905a延伸通过远侧部分905b的腔910。动脉瘤920位于近侧部分905a和远侧部分905b之间。参考放大的截面图925，动脉瘤920包括大的腔930(例如，从腔910延伸)、外壁940a和内壁940b。尽管不旨在是限制性的，但图9示出了囊状动脉瘤920，囊状动脉瘤920为包括梭形和微动脉瘤的若干种类型的动脉瘤中的一种。
图10(另外参考图2-6)示出了根据本技术的附加实施例利用本文所述的神经调节导管调节肾神经。神经调节导管210提供通过诸如股动脉(示出的)、肱动脉、桡动脉或腋动脉中的经皮进入区域到相应的肾动脉RA内的目标治疗区域之类的血管内路径P到肾丛RP的进入。通过从血管内路径P的外面操纵轴220的近侧部分220a，临床医生可使轴220前进穿过有时为扭曲的血管内路径P并且远程地操纵轴220的远侧部分220b(图2-6)。在图10所示的实施例中，使用导丝1010以OTW技术将神经调节组件230血管内地递送到治疗区域。在治疗区域处，导丝1010可被至少部分地撤回或移除，并且可以将神经调节组件230转变或以其他方式移动到展开的布置，以用于在治疗区域处递送能量。在其他实施例中，可以在利用或不利用导丝1010的情况下将神经调节组件230递送到引导护套(未示出)内的治疗区域。当神经调节组件230在目标区域处时，引导护套(如果使用的话)可以被至少部分地撤回或缩回，使得神经调节组件230可以转变为展开的配置。在又其他实施例中，轴220本身可以是可操纵的，使得可以在没有导丝1010和/或引导护套的帮助下将神经调节组件230递送到治疗区域。
除了在本文关于评估血液动力学以用于优化神经调节治疗的递送所描述的方法100，系统200、500及其实施例之外，图像引导(例如，计算机断层扫描(CT)、荧光透视、血管内超声(IVUS)、光学相干断层扫描(OCT)、心内超声心动图(ICE)、或另一适合的引导模式、或其组合)也可以根据本技术帮助临床医生定位和操纵神经调节导管210。例如，可以使荧光透视系统(例如，包括平板探测器、x射线、或C型臂)转动而准确地可视化和标识目标治疗区域。在其他实施例中，在递送神经调节导管230之前可以使用IVUS、OCT、和/或其他适合的图像映射模式确定治疗区域，该其他适合的图像映射模式可将目标治疗区域与可标识的解剖结构(例如，脊柱特征)和/或不透射线标尺(例如，定位在患者下面或上面)相关联。进一步地，在一些实施例中，图像引导部件(例如，IVUS、OCT)可以与神经调节导管210集成和/或与神经调节导管210并行运行，以在神经调节组件230的定位期间提供图像引导。例如，图像引导部件(例如，IVUS或OCT)可以被耦合到神经调节组件230，以提供靠近目标区域的脉管系统的三维图像，以便于在目标血管内定位或展开神经调节组件230。如上所述，方法100，系统200、500及其实施例可包括确定避开区域和/或目标区域的位置，以用于递送神经调节治疗并将位置信息传输给用户。本文描述的图像引导模式可以与本技术的方法、系统和实施例结合使用，以实时地向用户提供神经调节导管210的位置信息。
随后可以将来自电极260(图2-6)和/或其他能量递送元件的能量应用于所标识的目标组织，以在肾动脉RA的局部区域和肾丛RP的相邻血管周围区域上诱导一种或多种期望的神经调节作用，该肾丛RP紧密地位于肾动脉RA的外膜内、与肾动脉RA的外膜相邻或紧密接近肾动脉RA的外膜。。能量的有目的施加可以沿着肾丛RP的全部或至少一部分实现神经调节。神经调节效应一般至少部分地是功率、时间、能量递送元件与血管壁之间的接触、以及通过血管的血流量的函数。神经调节效应可以包括去神经支配、热消融、和/或非消融性热变或损伤(例如，经由持续加热和/或电阻加热)。所期望的热加热效应可包括将目标神经纤维的温度升高到高于期望阈值以实现非消融热变，或在高于更高的温度以实现消融热变。例如，目标温度可高于体温(例如，大约37℃)但小于大约45℃以用于非消融热变，或目标温度可是约45℃或更高以用于消融热变。期望的非热神经调节效应可以包括改变神经中所传输的电信号。
低温效应也可以提供神经调节。例如，冷冻治疗施加器可用于冷却目标区域处的组织以提供治疗有效的直接细胞损伤(例如，坏死)、血管损伤(例如，通过破坏供应血管使细胞缺乏营养物质而死)和带有后续细胞凋亡的亚致死低温。暴露于冷冻冷却可能导致急性的细胞死亡(例如，在暴露后立刻就死亡)和/或延迟的细胞死亡(例如，在组织解冻期间及后续的过渡灌注期间死亡)。本技术的若干实施例可包括对处于或靠近肾动脉壁的内表面的结构进行冷却，使得将接近的(例如，相邻的)组织有效冷却到肾交感神经所驻留的深度。例如，冷却结构被冷却到其引起在治疗上有效的低温肾神经调节的程度。预期对肾交感神经的至少一部分进行充分冷却会减缓或可能阻断神经信号的传导，以产生肾交感神经活动的长期或永久性减少。
如图11所示，可以使用以下根据本技术描述的系统200和500、设备1100和环境1200来生成CFD模型的至少一部分。例如，CFD工作流可以部分地由计算机1110执行，计算机1110被配置成执行指令(例如，用于促进CFD工作流的操作的一个或不止一个软件应用程序1164和1166)，以用于生成CFD模型。在一些实施例中，参考图12，可以将CFD模型保存到一个或多个服务器1220(例如，中央服务器)和/或存储在一个或多个服务器1220(例如，中央服务器)处。
图11是示出本技术的一些实施方式可以在其上操作的设备的概况的框图。该设备可包括设备1100的硬件部件，以用于分析患者的成像数据和血液动力学参数、将患者的血液动力学参数和/或经优化的参数中的一个或多个与阈值血液动力学参数进行比较、并提供是否在血管中的一位置处递送神经调节之类的推荐。例如，设备1100可以被并入到上面参考图2描述的控制台295中。
设备1100可以包括，例如，一个或多个输入设备1120，该一个或多个输入设备1120向中央处理单元(“CPU”；处理器)1110提供输入、向CPU 1110通知动作。这些动作通常由硬件控制器介导(mediate)，该硬件控制器解释从输入设备接收到的信号并使用通信协议将信息传送到CPU 1110。输入设备1120包括例如用于从监测设备(例如，参考图2-6描述的传感器240和/或发射器245)接收信号的接收器、鼠标、键盘、触摸屏、红外传感器、触摸板、可穿戴输入设备、基于相机或基于图像的输入设备、麦克风和/或其他用户输入设备。
CPU 1110可以是设备中的单个处理单元或跨多个设备分布的多个处理单元。可以例如使用总线(诸如，PCI总线或SCSI总线)将CPU 1110耦合到其他硬件设备。CPU 1110可以与用于诸如显示器1130之类的设备的硬件控制器通信。显示器1130(其可以是控制台295(图2)的显示器297)可用于显示文本和图形。在一些示例中，显示器1130向用户提供图形和文本视觉信息，诸如，与患者的血液动力学参数中的一个或多个相关的信息(例如，个体的和与阈值血液动力学参数比较的)、由耦合到设备1100的一个或多个传感器240和/或发射器245检测到的数据的概要、和/或其他适合的信息。在一些实施方式中，显示器1130包括输入设备作为显示器的一部分，诸如当输入设备是触摸屏或输入设备配备有眼睛方向监测系统时。在一些实施方式中，显示器1130与输入设备1120分开。显示设备的示例是：LCD显示屏，LED显示屏，投影、全息或增强现实显示器(诸如，头上式显示设备或头戴式设备)等。其他输入/输出(I/O)设备1140也可以被耦合到处理器，其他输入/输出(I/O)设备1140诸如，网卡、视频卡、音频卡、USB、火线或其他外部设备、相机、打印机、扬声器、CD-ROM驱动器、DVD驱动器、磁盘驱动器或蓝光设备。
在一些实施方式中，设备1100还包括能够与网络节点无线地或有线地通信的通信设备。通信设备可以使用例如TCP/IP协议通过网络与另一设备或服务器通信。设备1100可以利用通信设备来跨多个网络设备分发操作。
设备1100可以执行上面参考图1描述的方法100的框110、120、130、140和150的实施例。为了执行这些实施例，CPU 1110可以被配置成访问存储器1150。存储器包括用于易失性和非易失性存储的各种硬件设备中的一个或多个，并且可以包括只读和可写存储器两者。例如，存储器1150可以包括随机存取存储器(RAM)、CPU寄存器、只读存储器(ROM)和可写非易失性存储器，诸如，闪存、硬盘驱动器、软盘、CD、DVD、磁存储器设备、磁带驱动器、设备缓冲器等等。存储器不是与底层硬件分离的传播信号；因此，存储器是非瞬态的。存储器1150可以包括用于存储程序和软件的程序存储器1160，所述程序和软件诸如，操作系统1162、血液动力学参数分析程序1164和其他应用程序1166。例如，血液动力学参数分析程序1164可包括一个或多个算法，以用于分析与一个或多个血液动力学参数相关的各种指标(index)、提供血液动力学参数概要或报告、或与基于血液动力学参数向患者递送神经调节治疗相关的其他信息。存储器1150还可以包括数据存储器1170，该数据存储器1170包括来自传感器中的一个或多个的感知到的数据和/或记录到的数据、患者数据、与血液动力学参数分析相关的算法、配置数据、设置、用户选项或偏好等，其可以被提供给程序存储器1160或设备1100的任何元件。
可以与许多其他通用或专用计算系统环境或配置一起操作某些实施方式。适合与本技术一起使用的公知的计算系统、环境和/或配置的示例包括，但不限于，个人计算机、服务器计算机、手持式或膝上型设备、蜂窝电话、可穿戴电子设备、平板设备、多处理器系统、微处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程的消费者电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包含上述系统或设备中的任一个的分布式计算环境等。
图12是示出所公开的技术的一些实施方式可以在其中操作的环境1200的概况的框图。环境1200可以包括一个或多个客户端计算设备1205A-D(统称为“客户端计算设备1205”)，客户端计算设备1205的示例可以包括图11的设备1100。客户端计算设备1205可以使用通过网络1230到一个或多个远程计算机(诸如，服务器计算设备1210)的逻辑连接在联网环境中操作。
在一些实施方式中，服务器1210可以是边缘服务器，该边缘服务器接收客户端请求并通过其他服务器(诸如，服务器1220A-C)协调那些请求的履行。服务器计算设备(未示出)可以包括计算系统，诸如，设备1100(图11)。虽然每个服务器计算设备(未示出)在逻辑上可以是单个服务器，但是服务器计算设备(未示出)各自可以是涵盖位于同一物理位置处或地理上不同的物理位置处的多个计算设备的分布式计算环境。在一些实施方式中，每个服务器1220对应于一组服务器。
客户端计算设备1205和服务器计算设备1210和1220各自可以充当其他服务器/客户端设备的服务器或客户端。服务器1210可以连接到数据库1215。服务器1220A-C各自可以连接到对应的数据库1225A-C。如上所讨论的，每个服务器1220可以对应于一组服务器，并且这些服务器中的每一个可以共享数据库或者可以具有它们自己的数据库。数据库1215和1225可以存仓(例如，存储)信息，诸如原始数据(例如，与患者血液动力学参数、三维表示、CFD表示、表示相关)、算法(例如，导出血液动力学参数、数字三维表示、CFD表示、表示)、其他患者信息、和/或实现以上关于图1-11所描述的系统和方法所必需的其他信息。尽管数据库1215和1225在逻辑上被显示为单个单元，但是数据库1215和1225各自可以是涵盖多个计算设备的分布式计算环境，可以位于其对应的服务器内、或者可以位于同一物理位置处或地理上不同的物理位置处。
网络1230可以是局域网(LAN)或广域网(WAN)，但也可以是其他有线或无线网络。网络1230可以是因特网或一些其他公共或专用网络。客户端计算设备1205可以通过网络接口(诸如，通过有线或无线通信)被连接到网络1230。虽然服务器1210与服务器1220之间的连接被示为分开的连接，但是这些连接可以是任何类型的本地、广域、有线或无线网络，包括网络1230或分开的公共或私人网络。
III.肾神经调节
肾神经调节是使肾脏神经(例如，终止于肾脏或与肾脏密切相关联的结构中的神经)的部分或完全失能或其他有效破坏。特别地，肾神经调节可以包括抑制、减少、和/或阻断沿着肾脏的神经纤维(例如，传出和/或传入神经纤维)的神经通信。这样的失能可以是长期的(例如，永久的或持续数月、数年、或数十年的时段)或短期的(例如，达数分钟、数小时、数天、或数周的时段)。预期肾神经调节有助于交感神经紧张或冲动的全身性减少和/或使由交感神经支配的至少一些特定器官和/或其他身体结构受益。因此，预期肾神经调节可用于治疗与全身交感神经过度活动或活动过度相关联的临床病症，特别是与中枢交感神经过度刺激相关联的病症。例如，预期肾神经调节有效地治疗高血压、心力衰竭、急性心肌梗塞、代谢综合征、胰岛素抵抗、糖尿病、左心室肥大、慢性和终末期肾病、心力衰竭的不当液体潴留、心-肾综合征、多囊肾病、多囊卵巢综合征、骨质疏松症、勃起功能障碍和猝死等病症。
在治疗过程期间，可以在一个或多个合适的治疗区域处电诱导、热诱导、化学诱导或以其他合适的方式或组合方式诱导肾神经调节。治疗区域可以位于肾内腔(例如，肾动脉、输尿管、肾盂、肾大盏、肾小盏、或其他合适的结构)内或以其他方式接近肾内腔(例如，肾动脉、输尿管、肾盂、肾大盏、肾小盏、或其他合适的结构)，并且所治疗的组织可以包括血管周围组织(至少接近肾内腔壁)。例如，关于肾动脉，治疗过程可以包括调节肾丛中的神经，所述神经紧密地位于肾动脉的外膜内或邻近外膜。
肾神经调节可以单独包括冷冻治疗模式或与另一种治疗模式组合。冷冻治疗可以包括以调节神经功能的方式冷却治疗区域处的组织。例如，对肾交感神经的至少一部分进行充分冷却可以减缓或可能阻断神经信号的传导，以产生肾交感神经活动的长期或永久性减少。这种效应可以由于冷冻治疗组织损伤而发生，所述冷冻治疗组织损伤可以包括例如直接细胞损伤(例如，坏死)、血管或腔(luminal)损伤(例如，通过破坏供应血管使细胞缺乏营养物质而死)、和/或带有后续细胞凋亡的亚致死低温。暴露于冷冻冷却可能导致急性的细胞死亡(例如，在暴露后立刻就死亡)和/或延迟的细胞死亡(例如，在组织解冻期间及后续的过度灌注期间死亡)。根据本技术的实施例使用冷冻治疗的神经调节可以包括对接近体腔壁的内表面的结构进行冷却，使得将组织有效冷却到肾交感神经所驻留的深度。例如，在一些实施例中，可以将冷冻治疗设备的冷却组件冷却至其引起在治疗上有效的低温肾神经调节的程度。在其他实施例中，冷冻治疗模式可以包括被配置成并不引起神经调节的冷却。例如，所述冷却可以是处于或高于某些低温温度，并且可以用于经由另一种治疗模式来控制神经调节(例如，保护组织免受神经调节能量)。
肾神经调节可以单独包括基于电极或基于换能器的治疗模式或与另一种治疗模式组合。基于电极或基于换能器的治疗可以包括向治疗位置处的组织递送电和/或另一形式的能量，以便以调节神经功能的方式刺激和/或加热所述组织。例如，对肾交感神经的至少一部分进行充分刺激和/或加热可以减缓或可能阻断神经信号的传导，以产生肾交感神经活动的长期或永久性减少。可以使用各种合适类型的能量来刺激和/或加热治疗位置处的组织。例如，根据本技术的实施例的神经调节可以包括单独或组合地递送RF能量、脉冲电能量、微波能量、光能量、聚焦超声能量(例如，高强度聚焦超声能量)、或另一合适类型的能量。用于传递此能量的电极或换能器可以单独使用或与多电极或多换能器阵列中的其他电极或换能器一起使用。此外，可以从体内(例如，在基于导管的途径中的脉管系统或其他体腔内)和/或从体外(例如，经由位于体外的施加器)施加能量。此外，当与非目标组织相邻的目标组织经受神经调节冷却时，能量可以用于减少对非目标组织的损伤。
使用聚焦超声能量(例如，高强度聚焦超声能量)的神经调节相对于使用其他治疗模式的神经调节可能是有益的。聚焦超声是基于换能器的治疗模式的示例，其可以从体外递送。可以与成像(例如，磁共振、计算机断层扫描、荧光检查、超声(例如，血管内或腔内)、光学相干断层扫描、或另一合适的成像模式)密切相关联地执行聚焦超声治疗。例如，成像可以用于标识治疗位置的解剖位置(例如，作为相对于参考点的一组坐标)。所述坐标随后可以进入聚焦超声设备，所述聚焦超声设备被配置为改变功率、角度、相位、或其他合适的参数，以在与所述坐标相对应的位置处生成超声聚焦区。聚焦区可以足够小以将在治疗上有效的加热局限在治疗位置处，同时部分或完全避免对附近结构的潜在有害破坏。为了生成聚焦区，超声设备可以被配置成使超声能量穿过透镜，和/或可以由弯曲的换能器或由(弯曲或笔直的)相控阵列中的多个换能器生成超声能量。
基于电极或基于换能器的治疗的加热效应可以包括消融、和/或非消融性改变或损伤(例如，经由持续加热和/或电阻加热)。例如，治疗过程可以包括将目标神经纤维的温度升高到高于第一阈值的目标温度以实现非消融性改变，或高于更高的第二阈值以实现消融。对于非消融性改变，目标温度可以高于约体温(例如，约37℃)但低于约45℃，并且对于消融，目标温度可以高于约45℃。将组织加热至约体温与约45℃之间的温度可以例如经由适度加热目标神经纤维或灌注目标神经纤维的血管或腔结构来引起非消融性改变。在血管结构受到影响的情况下，目标神经纤维可以拒绝灌注，导致神经组织坏死。将组织加热至高于约45℃(例如，高于约70℃)的目标温度可以例如经由大幅度加热目标神经纤维或灌注目标纤维的血管或腔结构来引起消融。在一些患者中，可能期望的是将组织加热到如下的温度：足以消融目标神经纤维或血管或腔结构，但低于约40℃(例如，低于约95℃、低于约90℃、或低于约85℃)。
肾神经调节可以单独包括基于化学品的治疗模式或与另一种治疗模式组合。使用基于化学品的治疗品的神经调节可以包括以调节神经功能的方式将一种或多种化学品(例如，药物或其他试剂)递送到治疗位置处的组织。例如，可以选择化学品以大体上影响治疗位置或选择性地影响治疗位置处的一些结构而不是其他结构。例如，所述化学品可以是胍乙啶，乙醇，苯酚，神经毒素，或选定用于改变、损伤或破坏神经的其他合适的试剂。可以使用各种合适的技术来将化学品递送到治疗位置处的组织。例如，可以经由一个或多个来自体外的针来递送或在脉管系统或其他体腔内递送化学品。在血管内示例中，导管可以用于在血管内定位包括多个针(例如，微针)的治疗元件，所述治疗元件可以在部署之前缩回或以其他方式阻塞。在其他实施例中，可以经由穿过体腔壁的简单扩散、电泳、或另一合适的机制将化学品引入到治疗位置处的组织中。可以使用类似的技术来引入被配置为并不引起神经调节而是经由另一种治疗模式促进神经调节的化学品。
IV.相关的解剖学和生理学
如先前所指出的，交感神经系统(SNS)是自主神经系统的分支，伴随着肠神经系统和副交感神经系统。它在基础水平处总是活跃的(称为交感神经紧张)，并在有压力的时候变得更加活跃。如神经系统的其他部分一样，交感神经系统通过一系列的互连的神经元进行操作。虽然许多交感神经元位于中枢神经系统(CNS)内，但交感神经元经常被认为是外周神经系统(PNS)的一部分。脊髓的交感神经元(它是CNS的一部分)经由一系列的交感神经节与外周交感神经元通信。在神经节内，脊髓交感神经元通过突触联接外周交感神经元。因此，脊髓交感神经元被称为突触前(或节前)神经元，而外周神经元被称为突触后(或节后)神经元。
在交感神经节内的突触处，节前交感神经元释放乙酰胆碱，乙酰胆碱是一种结合并激活节后神经元上的烟碱乙酰胆碱受体的化学信使。响应于该刺激，节后神经元主要释放去甲肾上腺素(去甲肾上腺素)。持久激活可引起肾上腺素从肾上腺髓质的释放。
一旦被释放，去甲肾上腺素和肾上腺素结合外周组织上的肾上腺素受体。结合至肾上腺素受体导致神经和激素反应。生理临床表现包括瞳孔扩张、心率增加、偶尔呕吐、和血压增高。还可以看出由于汗腺的胆碱受体的结合引起增加的出汗。
交感神经系统负责上调和下调的生物体中的多稳态机制。来自SNS的纤维使几乎每个器官系统中的组织受神经支配，从而向如瞳孔直径、肠道动力和尿排出量一样多种多样的生理特征提供至少某些调节功能。这个反应也称为身体的交感肾上腺反应，由于终止于肾上腺髓质中的节前交感神经纤维(而且所有其他交感神经纤维)分泌乙酰胆碱，该乙酰胆碱激活肾上腺素(肾上腺素)和较小范围内的去甲肾上腺素(去甲肾上腺素)的分泌。因此，直接经由通过交感神经系统传输的脉动和间接经由从肾上腺髓质分泌的儿茶酚胺来介导主要作用于心血管系统的该反应。
科学通常将SNS看作自动调节系统，即，在无需有意识的思考的干预的情况下进行运行的系统。由于交感神经系统负责为行动预激(prime)身体，因此一些进化理论家提出在早期生物体中运行的交感神经系统用于维持生存。这种预激的一个示例是在唤醒之前的时刻，在该时刻交感神经流出自发地增加为行动做准备。
A.交感神经链
如图13所示，SNS提供允许大脑与身体通信的神经网络。交感神经起源于脊柱内、朝向中间外侧细胞柱(或侧角)中的脊髓的中间，其开始于脊髓的第一胸段并且被认为延伸到第二或第三腰椎段。因为其细胞始于脊髓的胸椎和腰椎区域，因此可以认为SNS具有胸腰椎流出。这些神经的轴突通过前支根/根离开脊髓。它们经过脊柱(感觉)神经节附近，在该处它们进入脊神经的前支。然而，不同于躯体神经支配，它们很快通过白支连接器分离出，白支连接器连接到在脊柱旁延伸的椎旁(位于脊柱附近)或椎前(位于主动脉分支附近)的神经节。
为了达到目标器官和腺体，轴突应当在身体中行进长距离，并且，要完成这一点，许多轴突通过突触传输将它们的消息中继至第二细胞。轴突的末稍跨一空间(突触)连接至第二细胞的树突。第一细胞(突触前细胞)跨突触间隙发送神经递质，在突触间隙处第一细胞激活第二细胞(突触后细胞)。该消息然后被携载至最终目的地。
在SNS和周围神经系统的其他组成部分中，在被称为神经节(以上讨论的)的区域处产生这些突触。发送其纤维的细胞被称为节前细胞，而其纤维离开神经节的细胞被称为节后细胞。如上所述，SNS的节前细胞位于脊髓的第一胸椎(T1)段和第三腰椎(L3)段之间。节后细胞在神经节中具有它们的细胞体并且将它们的轴突发送至目标器官或腺体。
神经节不仅包括交感神经干还包括将交感神经纤维发送至头部和胸部器官的颈神经节(上、中、下)、和腹腔和肠系膜神经节(将交感神经纤维发送至肠道)。
1.肾脏的神经支配
如图14所示，肾脏受与肾动脉密切相关联的肾丛(RP)支配。肾丛(RP)是围绕肾动脉并且嵌入到肾动脉的外膜中的自主神经丛。肾丛(RP)沿着肾动脉延伸直到它到达肾脏的实质处。有助于肾丛(RP)的纤维由腹腔神经节、肠系膜上神经节、主动脉肾神经节和主动脉丛产生。肾丛(RP)(也被成为肾神经)主要由交感神经组分构成。不存在(或至少非常少)肾脏的副交感神经支配。
节前神经元细胞体位于脊髓的中间外侧细胞柱中。节前轴突穿过椎旁神经节(它们不突触)成为较小内脏神经、最小内脏神经、第一腰内脏神经、第二腰内脏神经，并且行进至腹腔神经节、肠系膜上神经节和主动脉肾神经节。节后神经元细胞体退出腹腔神经节、肠系膜上神经节、和主动脉肾神经节到肾丛(RP)并且被分配给肾血管系统。
2.肾交感神经活动
消息以双向流行进通过SNS。传出消息可同时触发身体的不同部位的变化。例如，交感神经系统可加快心率；扩大支气管通道；减少大肠的蠕动(运动)；收缩血管；增加食管蠕动；引起瞳孔扩张、立毛(鸡皮疙瘩)和汗水(出汗)；和升高血压。传入消息将信息从体内的各个器官和感觉受体携载至其它器官，尤其是脑部。
高血压、心力衰竭、和慢性肾脏疾病是由SNS(特别是肾交感神经系统)的慢性激活引起的许多疾病状态中的一些。SNS的慢性激活是推动这些疾病状态的进展的不适应反应。肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)的药物管理已是长期存在的用于减少SNS的过度活跃的方法，但有些效率低。
如上所述，肾交感神经系统已在实验上和在人类中被标识为对高血压的复杂病理生理学、容量超负荷(诸如，心力衰竭)的状态、和进行性肾病的主要的贡献者。采用放射性示踪剂稀释方法来测量从肾脏流出到血浆的去甲肾上腺素的研究显示患有原发性高血压的患者(尤其是在年轻的高血压患者中)体内的增大的肾的去甲肾上腺素(NE)溢出率(其与来自心脏的增大的NE溢出一致)与通常见于早期高血压的血液动力学分布一致并且通过增大的心率、心输出量和肾血管阻力来表征。现已知原发性高血压通常是神经性的，常伴有明显的交感神经系统过度活跃。
如由在该患者群中的从心脏和肾脏到血浆的NE溢出的夸大的增加所证实的，心肾交感神经活动的激活在心力衰竭中甚至更明显。符合这个概念是对患有充血性心力衰竭的患者中的全因死亡率和心脏移植方面的肾交感神经激活的强阴性预测值的最近证实，该肾交感神经激活的强阴性预测值独立于整体交感神经活动、肾小球滤过率、和左室射血分数。这些发现结果支持设计成减少肾交感神经刺激的治疗方案具有提高患有心力衰竭的患者生存的可能性的概念。
慢性和终末期肾病由升高的交感神经激活来表征。在患有慢性和终末期肾病的患者中，高于中值的去甲肾上腺素的血浆水平已被证实为全因死亡和心血管疾病的死亡的前兆。这对患糖尿病或造影剂肾病的患者也是如此。有令人信服的证据表明，源自患病的肾脏的感觉传入信号是引发和维持该患者群中升高的中枢交感神经流出的主要原因；这促进出现慢性交感神经过度活跃的众所周知的不良后果，诸如，高血压、左心室肥大、室性心律失常、心源性猝死、胰岛素抵抗、糖尿病和代谢综合征。
(i)肾交感神经传出活动
到肾脏的交感神经终止于血管、肾小球旁器、和肾小管。对肾脏交感神经的刺激导致肾素释放、增加的钠(Na+)重新吸收、和肾血流量的减少。肾功能的神经调节的这些部件在由升高的交感紧张表征并且清楚地促进高血压患者的血压升高的疾病状态中被大大地刺激。由肾交感神经传出刺激引起的肾血流量和肾小球滤过率的减少可能是心肾综合征(其是由于慢性心力衰竭的进行性并发症引起的肾功能不全)中的肾功能的丧失的基础，具有通常随患者的临床状态和治疗而波动的临床过程。用于阻碍肾传出交感神经刺激的结果的药理学策略包括中枢作用交感神经药物、β阻断剂(旨在减少肾素释放)、血管紧张素转换酶抑制剂和受体阻断剂(旨在阻止由肾素释放引起的血管紧张素II和醛固酮激活)和利尿剂(旨在对抗肾交感神经介导的钠和水潴留)。然而，目前的药理学策略有显著限制，包括有限的疗效、依从性问题、副作用及其他。
(ii)肾感觉传入神经活动
肾脏经由肾感觉传入神经与中枢神经系统中的整体结构通信。若干形式的“肾损伤”可引起感觉传入信号的激活。例如，肾缺血、每搏输出量或肾血流量的降低、或大量的腺苷酶可触发传入神经通信的激活。如图15和图16中所示，这种传入通信可以从肾到脑部或可以从一个肾到另一个肾(经由中枢神经系统)。这些传入信号都集中整合，并可能导致增加的交感神经流出。该交感神经冲动被引导朝向肾脏，从而激活RAAS并诱导增加的肾素分泌、钠潴留、体积潴留和血管收缩。中枢交感神经过度活动还影响受交感神经支配的其他器官和身体结构(诸如，心脏和外周脉管系统)，从而导致所描述的交感神经激活的不良作用，该不良作用的一些方面还促成血压升高。
因此，生理学提出(i)对具有传出交感神经的组织的调节会减少不适当的肾素释放、钠潴留、并降低肾血流量，以及(ii)对具有传入感觉神经的组织的调节通过其对下丘脑后部以及对侧肾脏的直接作用来减少对高血压和与中枢交感神经紧张相关联的其他疾病状态的全身性贡献。除了对传入肾脏去神经支配的中枢降压作用，预期到各种其他交感神经支配的器官(诸如，心脏和血管)的中枢交感神经流出的期望减少。
B.肾脏去神经支配的附加临床益处
如上所述，肾脏去神经支配可能在通过增加的整体和特定肾交感神经活动表征的若干临床病症(诸如，高血压、代谢综合征、胰岛素抗性、糖尿病、左心室肥大、慢性和终末期肾脏疾病、心力衰竭中的不适当液体潴留、心肾综合征和猝死)的治疗中是有价值的。因为传入神经信号的减少有助于交感神经紧张/冲动的全身性减少，因此肾脏去交感支配也可能有利于治疗与全身交感神经极度活跃相关联的其它病症。因此，肾去神经支配还可以有益于受交感神经支配的其他器官和身体结构，包括在图13中标识的那些。例如，如先前所讨论的，中枢交感神经冲动的减少可减少折磨患有代谢综合征和II型糖尿病的人的胰岛素抵抗。此外，患有骨质疏松症的患者也被交感神经激活，并且也可能受益于伴随着肾脏去神经支配的交感神经冲动的下调。
C.实现在血管内进入肾动脉
根据本技术，可通过血管内进入实现与左侧和/或右侧肾动脉紧密相关联的左侧和/或右侧肾丛(RP)的神经调节。如图17所示，通过主动脉从心脏左心室输送由心脏收缩所移动的血液。主动脉下行通过胸部，并分支进入左肾动脉和右肾动脉。在肾动脉之下，主动脉在左和右髂总动脉处分支。左和右髂总动脉分别下行通过左和右腿并且连接左和右股动脉。
如图18所示，血液在静脉中聚集，并且通过股静脉进入髂静脉且进入下腔静脉，回到心脏。下腔静脉分支成左和右肾静脉。在肾静脉之上，下腔静脉上行以将血液输送到心脏的右心房。从右心房泵送血液通过右心室进入肺部，血液在肺部处被氧化。含氧血被从肺部被输送到左心房。含氧血被从左心房被输送通过左心室返回主动脉。
如稍后将要更详细描述的，可仅在低于腹股沟韧带的中点的股三角的基部处进入股动脉并对其插管。可以将导管通过该进入区域经皮插入股动脉内、穿过髂动脉和主动脉、并且置入左肾动脉或右肾动脉中。这包括向相应的肾动脉和/或其他肾脏血管提供微创进入的血管内路径。
手腕、上臂、和肩部区域提供用于将导管引入动脉系统的其它位置。例如，可以在选择情况下使用径向、臂状或腋动脉的导管插入。经由这些进入点引入的导管可使用标准血管造影技术穿过左侧上的锁骨下动脉(或经由右侧上的锁骨下和头臂动脉)、通过主动脉弓、沿着下行主动脉向下并进入肾动脉中。
D.肾血管的属性和特性
由于可根据本技术通过血管内进入实现左侧和/或右侧肾丛(RP)的神经调节，所以肾血管的属性和特性可在用于实现这种肾神经调节的装置、系统和方法的设计上施加约束和/或通知用于实现这种肾神经调节的装置、系统和方法的设计。这些属性和特性中的一些可能跨患者群体而变化和/或在特定患者内随时间而变化，以及响应于疾病状态而变化，所述疾病状态为诸如高血压、慢性肾病、脉管疾病、终末期肾病、胰岛素抵抗、糖尿病、代谢综合症等。本文中所解释的，这些属性和特性可能与过程的功效和血管内设备的具体设计有关。感兴趣的属性可包括，例如，材料/机械、空间、流体动力/血液动力学、和/或热力学性质。
如上所讨论的，导管可以经由微创血管内路径经皮前进到左侧或右侧肾动脉中。然而，微创肾动脉进入可能是挑战性的，例如，因为与使用导管常规进入的一些其它动脉相比，肾动脉往往极其曲折、可以是相对小的直径、和/或可以是相对短的长度。此外，肾动脉粥样硬化是在许多患者中常见的，特别是那些患有心血管疾病的患者。肾动脉解剖也可以从患者到患者显著不同，这进一步使微创进入复杂化。例如，可在相对曲折度、直径、长度和/或动脉粥样硬化斑块负荷、以及肾动脉从主动脉分支的射出(take-off)角度中看到显著的患者间变化。用于经由血管内进入实现肾神经调节的装置、系统和方法在微创侵入进入肾动脉时应考虑肾动脉解剖的这些和其它方面以及其跨患者群体的变化。
除了使肾动脉进入复杂化，肾解剖的细节还使建立神经调节装置和肾动脉的内腔表面或壁之间的稳定接触复杂化。例如，肾动脉内狭窄的空间和该动脉的曲折性可能阻碍导航。此外，可通过患者移动、呼吸和/或心脏周期使建立一致的接触复杂化，因为这些因素可导致肾动脉相对于主动脉的显著移动，并且心动周期可瞬时扩张肾动脉(即，导致动脉的壁脉动)。
甚至在进入肾动脉并促使神经调节装置与动脉的腔表面之间稳定接触之后，所述动脉的外膜中和周围的神经仍应经由神经调节装置安全地调节。在给出与热治疗相关联的潜在临床并发症的情况下，将热治疗有效地施加到肾动脉内是不平凡。例如，肾动脉的内膜和中膜很容易受到热损伤的侵害。如以下更详细讨论的，将血管腔与其外膜分离的内膜介质厚度表示目标肾神经可以距离动脉的内腔表面几毫米。应当将足够的能量递送到目标肾神经或将热量从目标肾神经去除，以在不过度地将血管壁冷却或加热至壁冻结的程度、干燥的程度、或以其他方式不潜在影响到不期望的程度的情况下调节目标肾神经。与过度加热相关联的潜在的临床并发症是由凝固流动通过动脉的血液引起的血栓形成。假定这种血栓可能导致肾梗塞，从而引起对肾脏的不可逆的损伤，则应当谨慎应用在肾动脉内的热治疗。因此，在治疗期间在肾动脉中存在复杂的流体力学和热力学状况(特别是可能影响治疗区域处的热传递动力学的那些状况)可能对施加能量(例如，加热热能)和/或从肾动脉内的组织去除热量(例如，冷却热状况)时是重要的。
由于治疗的位置也可能影响临床疗效，神经调节装置还应当被配置成允许在肾动脉内可调节地定位和重定位能量递送元件。例如，假定肾神经可围绕肾动脉轴向地间隔开，则在肾动脉内施加全周治疗可能是吸引人的。在一些情形下，可能由持续的周向治疗所致的全周损伤可能潜在地与肾动脉狭窄有关。因此，沿肾动脉的纵向尺寸的更多复杂损伤的形成和/或神经调节装置到多个治疗位置的重新定位可能是期望的。然而，应当注意，创建周向消融的益处可能胜过肾动脉狭窄的风险，或可利用某些实施例或在某些患者中减轻该风险，并且创建周向消融可能是目标。此外，可变的定位和重新定位神经调节装置可证明在肾动脉特别曲折或存在近侧分支血管从肾动脉主要血管脱离从而导致在某些位置中的治疗具有挑战性的情况下是有用的。对肾动脉中的设备的操纵应当还考虑由设备在肾动脉上施加的机械损伤。例如通过插入、操纵、疏通弯曲等等的设备在动脉中的运动可导致夹层、穿孔、内膜剥脱、或破坏内部弹性薄层。
V.附加的示例
1.一种用于优化神经调节治疗的系统，所述系统包括：
神经调节导管，所述神经调节导管包括－
细长轴，所述细长轴具有近侧部分和远侧部分，其中所述轴被配置成将所述远侧部分血管内地定位在人类患者的血管内的治疗区域处；
神经调节组件，所述神经调节组件在所述轴的所述远侧部分处；以及至少一个传感器，其中所述传感器被配置成传输与所述血管有关的血液动力学数据；
计算设备，所述计算设备具有存储器和处理器，其中所述存储器存储指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述系统执行包括以下各项的操作－
接收与所述血管的三维成像有关的数字数据；从所述传感器接收血液动力学数据；
在所述处理器处至少部分地基于所述三维成像数据和所述血液动力学数据来生成所述血管的计算流体动力学(CFD)模型；
基于所述CFD模型标识所述血管的适合于神经调节治疗的目标区域和所述血管的不太适合于神经调节治疗的避开区域；
显示所述血管的包括指示所述避开区域的视觉标记的表示。
2.示例1的系统，其中所述血管是肾血管、肾动脉、肺动脉、肝动脉、冠状动脉、或主动脉。
3.示例1的系统，其中血管是主要血管、所述主要血管的至少一个分支血管、或直接耦合到所述至少一个分支血管的至少一个附属血管或耦合到所述主要血管的另一血管。
4.如前述示例中的任一个示例的系统，其中，所述传感器包括血压传感器或血流量传感器中的至少一者。
5.如前述示例中的任一个示例的系统，其中所述神经调节导管进一步包括在所述轴的所述远侧部分处的发射器，其中所述发射器被配置成将所述神经调节组件在所述血管中的当前位置传送到接收器。
6.示例5的系统，其中所述发射器被配置成实时地传送所述神经调节导管的位置。
7.如前述示例中任一个示例的系统，其中所述存储器进一步存储指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述系统执行包括以下各项的操作：从所述神经调节导管接收与所述神经调节导管在所述血管中的所述位置有关的位置数据；并且经由所述处理器基于所标识的避开区域向用户提供是否在设备位置处继续神经调节治疗的推荐。
8.示例7的系统，其中经由所述处理器提供所述推荐包括向所述用户生成指示所述避开区域的信号，其中所述信号包括音频信号、视觉信号、触觉信号或其组合。
9.示例7的系统，其中提供所述推荐进一步包括：推荐在所述血管的一个或多个部分处避免神经调节治疗，所述一个或多个部分具有所述血液动力学数据中的超过阈值血液动力学参数并从而指示至少一个局部血流异常的至少一个血液动力学参数。
10.前述示例中的任一个示例的系统，其中显示所述血管的所述表示进一步包括显示所述血管的用于递送神经调节治疗的目标区域的标记。
11.前述示例中的任一个示例的系统，其中显示所述血管的所述表示进一步包括：在所述表示上显示所述血管的第一部分；以及在所述表示上显示所述血管的第二部分，其中所述第二部分与所述血管的一个或多个避开区域相对应，并且其中所显示的第一部分与所显示的第二部分相比具有较低的分辨率。
12.前述示例中的任一个示例的系统，其中接收所述血液动力学数据包括接收与血压、血流量和/或血液阻抗有关的数据。
13.前述示例中的任一个示例的系统，其中，所述至少一个传感器在所述轴的所述远侧部分处。
14.示例1至12中任一个示例的系统，进一步包括具有所述至少一个传感器的导丝。
15.前述示例中的任一个示例的系统，其中接收与所述血管的三维成像有关的所述数字数据包括接收使用血管造影术、x射线成像、计算机断层扫描(CT)、MRI或其组合获取的数据。
16.前述示例中的任一个示例的系统，其中接收血液动力学数据包括接收在所述血管的具有至少通常为层流的主要部分内的一位置处测得的血压数据和/或血流量数据；或者，其中接收血液动力学数据包括接收在至少一个分支血管和/或至少一个附属血管内的一位置处测得的血压数据和/或血流量数据。
17.前述示例中的任一个示例的系统，其中标识所述血管的避开区域包括标识所述血管的在窦口、隆突、锥形区域、钙化、纤维肌肉发育不良、动脉瘤、分叉或其组合处的或者在窦口、隆突、锥形区域、钙化、纤维肌肉发育不良、动脉瘤、分叉或其组合附近的各部分。
18.前述示例中的任一个示例的系统，其中生成所述血管的所述计算流体动力学模型包括应用从经验数据或综合数据导出的血液动力学参数。
19.如前述示例中任一个示例的系统，其中所述存储器进一步存储指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述系统执行包括以下项的操作：在用户界面上显示所述血管的所述CFD表示，所述CFD表示包括指定所标识的目标区域和所标识的避开区域的视觉标记。
20.如前述示例中任一个示例的系统，其中所述存储器进一步存储指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述系统执行包括以下项的操作：经由所述用户界面提供由所述处理器做出的关于是否在所述血管内的当前神经调节导管位置处继续神经调节治疗的推荐，所述推荐基于所述神经调节导管的当前位置与所述血管的所标识的目标区域和/或所标识的避开区域之间的比较。
21.如前述示例中任一个示例的系统，其中标识所述避开区域包括标识所述血管的具有以下各项的各部分：低壁剪切应力(WSS)、高WSS、高WSS梯度、窦口、隆突、锥形区域、钙化、纤维肌肉发育不良、动脉瘤、分叉、血流分离的区域、涡流、冲击血流的区域、湍流血流的区域、二次血流的区域、或其组合。
22.一种评估用于神经调节治疗的血管的方法，所述方法包括：
在处理器处接收与所述血管的三维成像有关的数字数据；
在所述处理器处接收与所述血管有关的血液动力学数据；
在所述处理器处至少部分地基于所述成像数据和所述血液动力学数据来生成所述血管的计算流体动力学(CFD)模型；
参考所述CFD模型，针对神经调节治疗标识所述血管的避开区域，其中所述避开区域包括具有流动分离、涡流形成、流动冲击、低壁剪切应力(WSS)、或高WSS梯度中的至少一项的区域；以及
在用户界面上显示所述血管的包括指示所标识的避开区域的视觉标记的表示。
23.实施例22的方法，其中所述血管是肾动脉、肺动脉、肝动脉、冠状动脉、或主动脉。
24.示例22的方法，其中所述血管是主要血管、所述主要血管的至少一个分支血管、或直接耦合到所述至少一个分支血管的至少一个附属血管或耦合到所述主要血管的另一血管。
25.示例22至24中任一个示例的方法，其中经由所述处理器提供所述推荐包括向所述用户生成指示所述避开区域的信号，其中所述信号包括音频信号、视觉信号、触觉信号或其组合。
26.示例22至25中任一个示例的方法，其中显示所述血管的所述表示进一步包括显示所述血管的用于递送神经调节治疗的目标区域的标记。
27.示例22-26中的任一个示例的方法，其中显示所述血管的所述表示进一步包括：
在所述表示上显示所述血管的第一部分；以及
在所述表示上显示所述血管的第二部分，其中所述第二部分与所述血管的一个或多个避开区域相对应，并且其中所显示的第一部分与所显示的第二部分相比具有较低的分辨率。
28.示例22-27中的任一个示例的方法，其中接收所述血液动力学数据包括接收与血压、血流量和/或血液阻抗有关的数据。
29.示例22至27中的任一个示例的方法，其中接收所述血液动力学数据包括经由外部压力套囊接收血压数据和/或经由磁共振成像(MRI)、非侵入式超声多普勒频移流量计或其组合接收血流量数据。
30.示例22至29中的任一个示例的方法，其中接收与所述血管的三维成像有关的所述数字数据包括接收使用血管造影术、x射线成像、计算机断层扫描(CT)、MRI或其组合获取的数据。
31.示例22至27中的任一个示例的方法，其中接收血液动力学数据包括接收在所述血管的具有至少通常为层流的主要部分内的一位置处测得的血压数据和/或血流量数据；
32.示例22至31中任一个示例的方法，其中提供所述推荐进一步包括：
推荐在所述血管的一个或多个部分处避免神经调节治疗，所述一个或多个部分具有所述血液动力学数据中的超过阈值血液动力学参数并从而指示至少一个局部血流异常的至少一个血液动力学参数。
33.示例22至32中任一个示例的方法，其中标识所述血管的避开区域包括标识所述血管的在窦口、隆突、锥形区域、钙化、纤维肌肉发育不良、动脉瘤、分叉或其组合处的或者在窦口、隆突、锥形区域、钙化、纤维肌肉发育不良、动脉瘤、分叉或其组合附近的各部分。
34.示例22至33中任一个示例的方法，其中生成所述血管的所述计算流体动力学模型包括应用从经验数据或综合数据导出的血液动力学参数。
35.一种优化人类患者的血管中的神经调节治疗的方法，所述方法包括：
在处理器处接收与所述血管的三维成像有关的数字数据；
在所述处理器处接收与所述血管相关的血液动力学数据；
在所述处理器处，至少部分地基于所述成像数据和所述血液动力学数据来生成所述血管的计算流体动力学(CFD)表示，所述计算流体动力学表示包括流量参数；
经由所述处理器标识所述血管的适合于神经调节治疗的目标区域和所述血管的不太适合于神经调节治疗的避开区域；以及
在用户界面上显示所述血管的所述CFD表示，所述CFD表示包括指定所标识的目标区域和所标识的避开区域的视觉标记。
36.示例35的方法，其中标识所述避开区域包括标识所述血管的具有以下各项的各部分：低壁剪切应力(WSS)、高WSS、高WSS梯度、窦口、隆突、锥形区域、钙化、纤维肌肉发育不良、动脉瘤、分叉、血流分离的区域、涡流、冲击血流的区域、湍流血流的区域、二次血流的区域、或其组合。
37.示例35或示例36的方法，其中设置在所述血管内的所述传感器是所述神经调节导管的传感器。
38.一种存储指令的非瞬态计算机可读存储器，所述指令在由计算设备的处理器执行时致使所述计算设备执行用于标识血管中的目标神经调节治疗区域的操作，所述操作包括：
接收与所述血管的三维成像有关的数据；
接收与所述血管相关的血压数据或血流量数据中的至少一者；
至少部分地基于所述血管成像数据和所述血压和/或所述血流量数据来生成所述血管的计算流体动力学(CFD)模型；
标识所述血管的适合于神经调节治疗的目标区域和所述血管的要在神经调节治疗期间避免的避开区域，该标识是基于所述血管的所述CFD模型；
并且在用户界面上显示所述血管的包括指示所标识的目标区域和/或所标识的避开区域的视觉标记的表示。
VI.结语
本公开并非旨在是穷举性的或将本技术限制到本文所公开的精确形式。虽然本文出于说明性目的而描述了本技术的具体实施例，但如相关领域的技术人员将认识到的那样，在不脱离本技术的情况下各种等同修改是可能的。在一些情况下，未详细示出和/或描述公知的结构和功能，以避免不必要地模糊对本技术的实施例的描述。尽管本文可以以特定顺序呈现方法的步骤，但是在替代性实施例中，这些步骤可以具有另一个合适的顺序。类似地，在特定实施例的上下文中公开的本技术的某些方面可以在其他实施例中组合或消除。此外，虽然可以在某些实施例的上下文中公开与这些实施例相关联的优点，但是其他实施例也可以表现出这样的优点，并且并非所有实施例都必须表现出本文公开的这些优点或其他优点以落入本技术的范围内。因此，本公开和相关技术可以涵盖本文未明确示出和/或描述的其他实施例。
以上参考附图描述了所公开的技术的若干实施方式。可以在其上实现所描述的技术的计算设备可以包括一个或多个中央处理单元、存储器、输入设备(例如，键盘和指示设备)、输出设备(例如，显示设备)、存储设备(例如，磁盘驱动器)、和网络设备(例如，网络接口)。存储器和存储设备是计算机可读存储介质，其可以存储实现所描述的技术的至少一部分的指令。另外，可以经由数据传输介质来(诸如，通信链路上的信号)存储或传输数据结构和消息结构。可以使用各种通信链路，诸如，因特网、局域网、广域网或点对点拨号连接。因此，计算机可读介质可包括计算机可读存储介质(例如，“非瞬态”介质)和计算机可读传输介质。
在整个本公开中，除非上下文另有明确说明，否则单数术语“一(a/an)”、和“该”包括复数所指对象。类似地，在引用具有两个或多个项目的列表时，除非词语“或”被明确地限定为仅表示单个项目而不包括其他项目，则在这种列表中对“或”的使用将被解释为包括(a)在该列表中的任何单个项目，(b)列表中的所有项目、或者(c)该列表中的项目的任何组合。另外，在整个本公开中，术语“包括”等用于指包含至少所记载的特征(多个)，从而不排除更大数量的任何相同特征(多个)和/或附加类型的其他特征。本文可以使用诸如“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”和“水平”的方向术语来表达和阐明各元件之间的关系。应当理解，此类术语并不表示绝对取向。本文对“一个实施例”、“实施例”或类似表达方式的引用是指结合该实施例描述的特定特征、结构、操作、或特性可以包括在本技术的至少一个实施例中。因此，本文中这些短语或表达方式的出现不必都指同一实施例。此外，各个特定特征、结构、操作、或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。
Claims (38)
1.一种用于优化神经调节治疗的系统，所述系统包括：
神经调节导管，所述神经调节导管包括－
细长轴，所述细长轴具有近侧部分和远侧部分，其中所述轴被配置成将所述远侧部分血管内地定位在人类患者的血管内的治疗区域处；
神经调节组件，所述神经调节组件在所述轴的所述远侧部分处；以及至少一个传感器，其中所述传感器被配置成传输与所述血管有关的血液动力学数据；
计算设备，所述计算设备具有存储器和处理器，其中所述存储器存储指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述系统执行包括以下各项的操作－
接收与所述血管的三维成像有关的数字数据；从所述传感器接收血液动力学数据；
在所述处理器处至少部分地基于所述三维成像数据和所述血液动力学数据来生成所述血管的计算流体动力学(CFD)模型；
基于所述CFD模型标识所述血管的适合于神经调节治疗的目标区域和所述血管的不太适合于神经调节治疗的避开区域；
显示所述血管的包括指示所述避开区域的视觉标记的表示。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述血管是肾血管、肾动脉、肺动脉、肝动脉、冠状动脉、或主动脉。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述血管是主要血管、所述主要血管的至少一个分支血管、或直接耦合到所述至少一个分支血管的至少一个附属血管或耦合到所述主要血管的另一血管。
4.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述传感器包括血压传感器或血流量传感器中的至少一者。
5.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述神经调节导管进一步包括在所述轴的所述远侧部分处的发射器，其中所述发射器被配置成将所述神经调节组件在所述血管中的当前位置传送到接收器。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述发射器被配置成实时地传送所述神经调节导管的位置。
7.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述存储器进一步存储指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述系统执行包括以下各项的操作：从所述神经调节导管接收与所述神经调节导管在所述血管中的所述位置有关的位置数据；并且经由所述处理器基于所标识的避开区域向用户提供是否在设备位置处继续神经调节治疗的推荐。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，经由所述处理器提供所述推荐包括向所述用户生成指示所述避开区域的信号，其中所述信号包括音频信号、视觉信号、触觉信号或其组合。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，提供所述推荐进一步包括：推荐在所述血管的一个或多个部分处避免神经调节治疗，所述一个或多个部分具有所述血液动力学数据中的超过阈值血液动力学参数并从而指示至少一个局部血流异常的至少一个血液动力学参数。
10.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，显示所述血管的所述表示进一步包括显示所述血管的用于递送神经调节治疗的目标区域的标记。
11.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，显示所述血管的所述表示进一步包括：在所述表示上显示所述血管的第一部分；以及在所述表示上显示所述血管的第二部分，其中所述第二部分与所述血管的一个或多个避开区域相对应，并且其中所显示的第一部分与所显示的第二部分相比具有较低的分辨率。
12.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，接收所述血液动力学数据包括接收与血压、血流量和/或血液阻抗有关的数据。
13.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述至少一个传感器在所述轴的所述远侧部分处。
14.如权利要求1至12中任一项所述的系统，其特征在于，进一步包括具有所述至少一个传感器的导丝。
15.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，接收与所述血管的三维成像有关的所述数字数据包括接收使用血管造影术、x射线成像、计算机断层扫描(CT)、MRI或其组合获取的数据。
16.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，接收血液动力学数据包括接收在所述血管的具有至少通常为层流的主要部分内的一位置处测得的血压数据和/或血流量数据；或者，其中接收血液动力学数据包括接收在至少一个分支血管和/或至少一个附属血管内的一位置处测得的血压数据和/或血流量数据。
17.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，标识所述血管的避开区域包括标识所述血管的在窦口、隆突、锥形区域、钙化、纤维肌肉发育不良、动脉瘤、分叉或其组合处的或者在窦口、隆突、锥形区域、钙化、纤维肌肉发育不良、动脉瘤、分叉或其组合附近的各部分。
18.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，生成所述血管的所述计算流体动力学模型包括应用从经验数据或综合数据导出的血液动力学参数。
19.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述存储器进一步存储指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述系统执行包括以下项的操作：在用户界面上显示所述血管的所述CFD表示，所述CFD表示包括指定所标识的目标区域和所标识的避开区域的视觉标记。
20.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述存储器进一步存储指令，所述指令在由所述处理器执行时致使所述系统执行包括以下项的操作：经由所述用户界面提供由所述处理器做出的关于是否在所述血管内的当前神经调节导管位置处继续神经调节治疗的推荐，所述推荐基于所述神经调节导管的当前位置与所述血管的所标识的目标区域和/或所标识的避开区域之间的比较。
21.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，标识所述避开区域包括标识所述血管的具有以下各项的各部分：低壁剪切应力(WSS)、高WSS、高WSS梯度、窦口、隆突、锥形区域、钙化、纤维肌肉发育不良、动脉瘤、分叉、血流分离的区域、涡流、冲击血流的区域、湍流血流的区域、二次血流的区域、或其组合。
22.一种评估用于神经调节治疗的血管的方法，所述方法包括：
在处理器处接收与所述血管的三维成像有关的数字数据；
在所述处理器处接收与所述血管有关的血液动力学数据；
在所述处理器处至少部分地基于所述成像数据和所述血液动力学数据来生成所述血管的计算流体动力学(CFD)模型；
参考所述CFD模型，针对神经调节治疗标识所述血管的避开区域，其中所述避开区域包括具有流动分离、涡流形成、流动冲击、低壁剪切应力(WSS)、或高WSS梯度中的至少一项的区域；以及
在用户界面上显示所述血管的包括指示所标识的避开区域的视觉标记的表示。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述血管是肾动脉、肺动脉、肝动脉、冠状动脉、或主动脉。
24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述血管是主要血管、所述主要血管的至少一个分支血管、或直接耦合到所述至少一个分支血管的至少一个附属血管或耦合到所述主要血管的另一血管。
25.如权利要求22所述的方法，其特征在于，经由所述处理器提供所述推荐包括向所述用户生成指示所述避开区域的信号，其中所述信号包括音频信号、视觉信号、触觉信号或其组合。
26.如权利要求22所述的方法，其特征在于，显示所述血管的所述表示进一步包括显示所述血管的用于递送神经调节治疗的目标区域的标记。
27.如权利要求22所述的方法，其特征在于，显示所述血管的所述表示进一步包括：
在所述表示上显示所述血管的第一部分；以及
在所述表示上显示所述血管的第二部分，其中所述第二部分与所述血管的一个或多个避开区域相对应，并且其中所显示的第一部分与所显示的第二部分相比具有较低的分辨率。
28.如权利要求22所述的方法，其特征在于，接收所述血液动力学数据包括接收与血压、血流量和/或血液阻抗有关的数据。
29.如权利要求22所述的方法，其特征在于，接收所述血液动力学数据包括经由外部压力套囊接收血压数据和/或经由磁共振成像(MRI)、非侵入式超声多普勒频移流量计或其组合接收血流量数据。
30.如权利要求22所述的方法，其特征在于，接收与所述血管的三维成像有关的所述数字数据包括接收使用血管造影术、x射线成像、计算机断层扫描(CT)、MRI或其组合获取的数据。
31.如权利要求22所述的方法，其特征在于，接收血液动力学数据包括接收在所述血管的具有至少通常为层流的主要部分内的一位置处测得的血压数据和/或血流量数据。
32.如权利要求22所述的方法，其特征在于，提供所述推荐进一步包括：
推荐在所述血管的一个或多个部分处避免神经调节治疗，所述一个或多个部分具有所述血液动力学数据中的超过阈值血液动力学参数并从而指示至少一个局部血流异常的至少一个血液动力学参数。
33.如权利要求22所述的方法，其特征在于，标识所述血管的避开区域包括标识所述血管的在窦口、隆突、锥形区域、钙化、纤维肌肉发育不良、动脉瘤、分叉或其组合处的或者在窦口、隆突、锥形区域、钙化、纤维肌肉发育不良、动脉瘤、分叉或其组合附近的各部分。
34.如权利要求22所述的方法，其特征在于，生成所述血管的所述计算流体动力学模型包括应用从经验数据或综合数据导出的血液动力学参数。
35.一种优化人类患者的血管中的神经调节治疗的方法，所述方法包括：
在处理器处接收与所述血管的三维成像有关的数字数据；
在所述处理器处接收与所述血管相关的血液动力学数据；
在所述处理器处，至少部分地基于所述成像数据和所述血液动力学数据来生成所述血管的计算流体动力学(CFD)表示，所述计算流体动力学表示包括流量参数；
经由所述处理器标识所述血管的适合于神经调节治疗的目标区域和所述血管的不太适合于神经调节治疗的避开区域；以及
在用户界面上显示所述血管的所述CFD表示，所述CFD表示包括指定所标识的目标区域和所标识的避开区域的视觉标记。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，标识所述避开区域包括标识所述血管的具有以下各项的各部分：低壁剪切应力(WSS)、高WSS、高WSS梯度、窦口、隆突、锥形区域、钙化、纤维肌肉发育不良、动脉瘤、分叉、血流分离的区域、涡流、冲击血流的区域、湍流血流的区域、二次血流的区域、或其组合。
37.如权利要求35所述的方法，其特征在于，设置在所述血管内的所述传感器是所述神经调节导管的传感器。
38.一种存储指令的非瞬态计算机可读存储器，所述指令在由计算设备的处理器执行时致使所述计算设备执行用于标识血管中的目标神经调节治疗区域的操作，所述操作包括：
接收与所述血管的三维成像有关的数据；
接收与所述血管相关的血压数据或血流量数据中的至少一者；
至少部分地基于所述血管成像数据和所述血压和/或所述血流量数据来生成所述血管的计算流体动力学(CFD)模型；
标识所述血管的适合于神经调节治疗的目标区域和所述血管的要在神经调节治疗期间避免的避开区域，该标识是基于所述血管的所述CFD模型；
并且在用户界面上显示所述血管的包括指示所标识的目标区域和/或所标识的避开区域的视觉标记的表示。
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