CN1240341A - 梗塞组织治疗用装置和应用此装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于治疗心肌梗塞的装置和方法。本发明通过有选择地加热梗塞瘢痕,收缩心脏(10)中的组织以缩小瘢痕组织表面积(18)的大小、使瘢痕组织的松软部分变硬、减少心室收缩的壁张力,并通过消除心室动脉瘤(如果存在的话)来增加梗塞心脏(10)总泵送效率。可以对梗塞瘢痕加热或感应生热。也可以通过使用本发明具有加热元件(24)和将梗塞瘢痕的两部分挤压在一起的剪刀样钳(26)的装置加力,以帮助缩小瘢痕(18)的大小。

Description

梗塞组织治疗用装置和应用此装置的方法

发明领域

本发明一般涉及用于心肌梗塞治疗的心脏组织的改善。

发明背景

众所周知，心脏有四个室，具有接受和泵送血液到身体其它部位的功能。在心脏正常工作时，从身体返回的贫氧血进入右心房。右心房被血充盈并最终收缩将血液通过三尖瓣排到右心室。右心室收缩将血液以脉冲的方式射入肺动脉和各肺。经充氧的血液通过肺静脉离开肺并充盈左心房。左心房被血充盈并最终收缩将血液通过二尖瓣排到左心室。左心室收缩迫使血液通过主动脉，最终将充氧血输送到身体的其它部位。

心肌梗塞(即心脏病发作)可导致充血性心力衰竭。充血性心力衰竭是一种心脏不能泵送足够血液的状态。当病人的心脏病发作时，损失掉部分循环到心壁肌肉的血液，通常这是由于从较大动脉驱逐出来的血块将冠状动脉阻塞所致。如果血块在大约3至4小时内不溶解，失去血液供应的肌肉就会坏死，并随后变成一个瘢痕。结疤的肌肉不能收缩，因此它不能对心脏的泵送能力起作用。此外，结疤的肌肉是有弹性的(即松软的)，它进一步降低了心脏的效率，因为余下健康肌肉所产生的力量中的一部分会被用于使瘢痕组织(即心室血管瘤)膨胀，而不是将血液泵送出心脏。

充血性心力衰竭通常是采取大量休息、低盐饮食和药物如血管紧张素转换酶抑制剂(ACE抑制剂)、洋地黄、血管扩张药和利尿药等方法治疗。在一些心肌梗塞的病例中，是将结疤的肌肉从心脏上切除，并将心脏的余下部位缝合(即动脉瘤切除术)。为数不多的病例可能要进行心脏移植。

含胶原的组织在人体内是无处不在的，并且是瘢痕的一个基本组成部分。胶原具有为其它组织所没有的许多独特的特性。分子间的交联赋予含胶原组织独特的物理性质(如高的张力强度和充足的弹性)。胶原的一种性质是，当温度升高时胶原纤维会收缩。这种对温度升高的分子反应，被认为是胶原稳定的交联破坏所致，胶原纤维立即收缩到其原来线性长度的1/3左右，或者是由于组织水合作用变化所致。胶原的另一个性质是各条纤维管径的大幅度增大(超过4倍)，不会改变连接组织的结构完整性。

在现有的文献中，对有关身体不同部位含胶原组织的改变进行过讨论。一种有效运用胶原这种性质的知识的已知技术是，通过应用红外激光能量来加热组织。有过关于采用红外激光能量作为眼睛角膜胶原收缩工具的介绍，如美国专利4,976,709所述，它属于激光角膜形成术。控制激光能量输送的部位、时间和强度的重要性，被认为在提供所需的软组织收缩作用而又对周围非靶组织不产生过度损伤的过程中是首要的。在美国专利5,458,596所述的另一种改变胶原的已知技术是用于关节的治疗。美国专利5,437,664介绍了一种用于静脉闭塞和血液凝结的导管。

如美国专利5,246,438所述，问题的心肌组织(即致心率失常病灶)的热破坏(即部分切除)与增加心率一起是用于心脏心率失常(如室性心博过速)的一个治疗方法。心率失常的治疗包含用电治疗有问题、但在别的方面是健康的组织。结果，部分切除的一个目的是对心脏的定位尽可能是局部性的，以使部分切除仅限于有问题的健康组织。

发明概述

本发明提供一种用于治疗哺乳动物心脏梗塞瘢痕组织的装置和方法。它通过选择性地加热梗塞瘢痕，以缩小瘢痕组织表面积的大小、增大瘢痕组织的横截面积、使瘢痕组织的松软部分变硬、减少心室收缩的壁张力和通过消除心室动脉瘤(如果存在的话)来增加梗塞心脏的总泵送效率。本发明优选地不影响健康的心脏组织或不部分切除梗塞组织。此外，本发明优选地将热扩散至整个梗塞区域。

本方法与退火过程相似，在此过程中，瘢痕组织被加热，然后使之缓慢冷却。可以对梗塞瘢痕加热或感应生热。根据本发明也可以加力，以帮助缩小瘢痕大小。总的来说，除了缩小瘢痕组织的表面积外，本发明还能改变梗塞瘢痕物质的性质，如使它更僵硬和弹性更低。

本发明的一个方面是，提供一种加热心脏内梗塞瘢痕的装置。它有一个插入瘢痕内发射热力的加热元件和一个将瘢痕至少两个部分相互挤压的工具。

本发明的另一个方面是，提供一个治疗心脏内梗塞瘢痕的方法。它包括给予加热元件能量，以升高梗塞瘢痕的温度至足以使梗塞瘢痕表面积缩小的温度。

本发明还有的另一个方面是，提供一个培训人员掌握如何治疗心脏内梗塞瘢痕的方法。它包括一系列步骤，演示或指导如何进行下述将能量给予加热元件一步，以提高梗塞瘢痕的温度至足以使梗塞瘢痕表面积缩小的温度。

本发明再有的另一个方面是，提供一个改善的哺乳动物心脏。它具有缩小了的梗塞瘢痕组织部分，该部分的表面积减少了并变僵硬了。

本发明还再有的另一个方面是，提供一种心脏内梗塞瘢痕的治疗方法。它包括给予加热元件能量，以使梗塞瘢痕的温度升高到足以使心室收缩的壁张力降低的温度。

附图简要说明

如本说明书所采用的，在本发明各个实施方案中类似的元件将用相同的参考数字标示，其中：图1是在梗塞区域内插有电极的哺乳动物心脏；图2是装有与梗塞区域接触的无线电频率加热元件的哺乳动物心脏；图3是加热和挤压的梗塞区域部分在一起的装置的主视图；图4是图3装置的侧视图；和图5是图2装置在梗塞区域治疗时的俯视图。

优选实施方案的详细说明

本发明提供一种改变病人心脏内含胶原梗塞组织物质性质的装置和方法。也提供了一种培训人员如何进行对哺乳动物心脏内梗塞瘢痕进行治疗的方法。本发明用于在特定的加热范围内精确地控制加热或感应生热，并将热能输送到含胶原的梗塞组织，以通过缩小心脏梗塞组织和僵硬瘢痕组织松软部分来缩小瘢痕组织面积，而又不部分切除组织。结果，梗塞心脏的总泵送效率提高了。同样，形成了一个经改善的哺乳动物心脏，减少了其梗塞瘢痕组织部分表面积并降低了心室收缩的壁张力。

首先参见图1，这是一个存在梗塞区或部分12的心脏10图示。可用常规的开胸手术或用关节内窥镜检查技术进入心脏的梗塞部分12。将一个正电极14和一个负电极16插入梗塞部分12的一个部位，当给予的能量经过电极时感应电阻，使在所需治疗区域18处的梗塞瘢痕加热。或者将正和负电极放在与梗塞瘢痕接触的位置。正和负电极起加热元件的功能，在给予它们能量时，可将在所需治疗区域18处瘢痕的温度升高到足以使瘢痕的表面积缩小，而又不部分切除瘢痕组织或损伤梗塞部分12周围的健康组织。在这里所采用的“加热元件”这个术语，包含给予能量从而使组织感应加热的元件，以及给组织加热的元件。在优选的具体实施方案中，瘢痕被加热到约40℃至约75℃的范围。更优选地是约60℃至约65℃之间。所需治疗区域18被加热后，使其冷却。在瘢痕组织出现充分的收缩后不再给予能量。是否充分收缩可从肉眼、机械、超声心动描记、X射线心室造影、荧光镜透视或适宜的反馈变量如阻抗监测、温度监测，或任何其它适当的方法来检查。之后，电极或加热元件可移至梗塞部分12的另一个治疗部位。可以相信(没有受制于一种特别的理论)在梗塞瘢痕受热时，胶原纤维伸直，然后当胶原纤维冷却时，它们彼此重新缠绕或重新交迭在一起，变得较短、较紧、较粗、较强、较硬或这些性质的某一些的结合。

本方法可期望与任何适宜的使用放射能量的、热能的，或要不然就是能加热梗塞组织和缩小梗塞组织面积的装置器械联用。例如，可以用无线电频率发生器20和加热元件施用器22(图2)。当施用器22的加热元件24被置于所需的治疗部位时，无线电频率发生器20被启动并提供适宜的能量，优选地是在10兆赫兹至1000兆赫兹范围内选择的频率下，将瘢痕组织加热至足以使瘢痕表面积缩小而又不局部切除瘢痕组织或损伤梗塞区域12周围的健康组织的温度。优选地，发射的能量在瘢痕组织内被转变成范围在约40℃至约75℃，更优选地，在约60℃至约65℃范围内的热量。无线电频率能量优选地应用于低功率水平(例如1至20瓦)。适宜的无线电频率能源可以方便地从市场购得。在一个具体实施方案中，无线电频率发生器20是一个单波道、输送大约1至20瓦能量和具有连续输送能力的装置。

如图2所示，施用器22的加热元件24是作为一个单极电极运转的。具有比加热元件24面积大得多的外电极(图上没有显示)被置于病人身体的外表面。例如，将一块外金属网或硬板放在皮肤上。将两个电极与无线电频率发生器20连接，后者在病人体内产生一高频电场。由于加热元件24的表面积远小于外电极的表面积，因此，在加热元件周围的高频电场密度要高得多。在加热元件24附近区域内的两个电极之间，电场的密度达到最高值。在加热元件24周围的电场密度的增加使治疗区域18内的瘢痕组织产生局部加热。或者，将两个电极被放在瘢痕上，并以双极的方式给予能量。

参见图3-5，显示加热装置的另一个具体实施方案。图3-5的加热装置是由一个剪刀样的钳26组成，它的交叉臂28和30在靠近臂中点处用销32连接。在臂28和30的近端分别是把手34和36，在它们的远端38和40分别有延伸的部分44和46，沿着这两个部分的表面分别分隔排列着复数前突42。在臂28和30之间装有一个可任意选择的可松紧的锁48。同样，在两臂之间可装设一可任意选择的固定力度弹簧。与臂28连接的是正电极50，与臂30连接的是负电极52。臂28和30每一个都能围绕销32自由转动，并且彼此之间是电绝缘的，这样，当在电极50和52之间给予电位时，臂之间不会出现短路。

钳26被外科医生(或示范人)用来挤压或收紧梗塞瘢痕组织12部分区域。(同样，示范人也能指导外科医生有关如何使用钳26或在这里公开的其它具体实施方案来实施本发明的方法)。外科医生用把手34和36(图5)将钳松开，抓住瘢痕组织(或用前突42，如果存在的话，刺入瘢痕组织)并将其两部分相互挤压。前突42当存在时是导电性元件。然后，外科医生给予正、负电极能量，使其起加热元件的作用，将所需治疗区域18内瘢痕的温度升高至足以使瘢痕表面积缩小而又不局部切除瘢痕组织或损伤梗塞部分12周围的健康组织的温度。前突可用于治疗心内膜、心内膜下和透壁梗塞区域。前突可具有绝缘的近端部分，这样，远端部分可用于治疗心内梗塞区域。或者，前突可具有绝缘的远端部分，这样，近端部分可用于治疗心内梗塞区域。前突不绝缘也可治疗透壁梗塞区域。同样，也可以将前突一侧的仅一部分绝缘。

钳26对梗塞组织加力，这对帮助收缩过程是有利的。可松紧锁48或固定力度弹簧可用于预设瘢痕两部分准备相互挤压的距离。或者，在加热过程中，可松紧锁可用于将两部分稳定在一个给定的距离上。延伸部分44和46通常不靠在一起，这样，可以治疗较大的瘢痕面积。通常，延伸部分44和46是彼此相向移动的，这样，施加相对较小的力就可以帮助收缩过程。图3-5所示的钳26利用电阻加热瘢痕组织，也能用无线电频率发生器和电极以及如下所述的其它手段，但这些也是在本发明的领域内。

任何具体实施方案的加热元件可以被制成能提供瘢痕组织的过热保护。例如，温度监测或电特性监测(如阻抗)技术可用于一个能关闭加热元件能量供应的系统，以避免部分切除组织或损伤健康组织。如果需要的话，外科医生可以无视反馈控制系统。可包括一个微处理器，可将其装入反馈控制系统内，用来启闭电源以及调节功率。为了避免组织过热，微处理器可用作控制器，以监测温度和调节功率。加热元件可与心电图(ECG)同步，这样，心脏壁是处于舒张状态。此外，这个系统可包括听觉声音或视觉反馈指示器，当收缩、温度或其它变量出现时以及当达到或超过所需条件时发出信号。

应当明白，除上面讨论过的之外，也可用其它形式的能源如微波、超声波和光(相干源或非相干源)，热流体元件(如，液体、气体、液体和气体的组合等等)、居里点元件或类似的元件产生的热能也可以使用。按照任何具体的实施方案，加热元件42可以是一些不同的材料，包括但不限于导电聚合物、不锈钢、铂或其它贵重金属。

虽然举例说明了本发明的几个特殊具体实施方案，但是不需离开本发明的精神和范围就可以作出各种改进，这一点是显而易见的。相应地，除如同所附的权利要求外不打算使本发明受到限制。

Claims (37)

1.一种加热心脏内梗塞瘢痕的装置，包括：

一个加热元件；和

接触和相互挤压瘢痕同一表面上至少两个部分的手段。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述的加热元件包括用于加热瘢痕的电极。

3.根据权利要求1所述的装置，进一步包括一个供给加热元件能量的无线电频率发生器。

4.根据权利要求1所述的装置，进一步包括一个刺入瘢痕的凸出物。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述的凸出物包含复数导电元件。

6.根据权利要求4所述的装置，其中所述的凸出物的一部分是绝缘的。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述的接触和挤压的手段包括一个剪刀样钳。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述的剪刀样钳进一步包括一个可松紧的锁。

9.根据权利要求7所述的装置，其中所述的剪刀样钳进一步包括一个固定力度弹簧。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述的加热元件包括用于加热梗塞瘢痕的微波装置。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述的加热元件包括用于加热梗塞瘢痕的超声波装置。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述的加热元件包括用于加热梗塞瘢痕的光学装置。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述的加热元件包括一个热流体元件。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述的加热元件包括一个单电极。

15.根据权利要求1所述的装置，进一步包括使加热元件与心电图(ECG)同步的装置。

16.根据权利要求1所述的装置，进一步包括一个反馈指示器。

17.根据权利要求16所述的装置，其中所述的反馈指示器是一个听觉信号。

18.根据权利要求16所述的装置，其中所述的反馈指示器是一个视觉信号。

19.根据权利要求16所述的装置，其中所述的反馈指示器是收缩表示。

20.根据权利要求16所述的装置，其中所述的反馈指示器是温度表示。

21.根据权利要求16所述的装置，其中所述的反馈指示器是电特性表示。

22.一种治疗心脏内梗塞瘢痕的方法，包括下述步骤：

给予加热元件能量，以升高梗塞瘢痕的温度至足以使梗塞瘢痕的表面积缩小的温度。

23.根据权利要求22所述的方法，进一步包括下述步骤：

相互挤压梗塞瘢痕的至少两个部分。

24.根据权利要求22所述的方法，进一步包括下述步骤：

刺入瘢痕；和

相互挤压瘢痕的至少两个部分。

25.根据权利要求22所述的方法，进一步包括下述步骤：

提供一个装有用于刺入瘢痕的凸出物的加热元件和相互挤压瘢痕至少两个部分的手段的装置；

刺入瘢痕；和

相互挤压瘢痕的至少两个部分。

26.根据权利要求22所述的方法，其中所述的加热元件是由使用无线电频率能量供应能量的。

27.根据权利要求22所述的方法，其中所述的加热元件是由电阻加热供应能量的。

28.根据权利要求22的方法，其中所述的瘢痕是被给予能量，以使其温度在约40℃至约75℃的范围内。

29.一种培训人员掌握治疗心脏内梗塞瘢痕的方法，包括下述步骤：

演示或指导下述步骤的执行：

给加热元件能量，以升高梗塞瘢痕的温度至足以使梗塞瘢痕表面积缩小的温度。

30.根据权利要求29所述的方法，进一步包括下述步骤：

相互挤压梗塞瘢痕的至少两个部分。

31.根据权利要求29所述的方法，进一步包括演示或指导下述步骤的执行：

刺入瘢痕；和

相互挤压瘢痕至少两个部分。

32.根据权利要求29的所述方法，进一步包括下述步骤：

提供一个装有用于刺入瘢痕的凸出物的加热元件和相互挤压瘢痕至少两个部分的手段的装置；和

演示或指导下述步骤的执行：

刺入瘢痕；和

相互挤压瘢痕至少两个部分。

33.根据权利要求29所述的方法，其中所述的加热元件是由使用无线电频率能量供给能量的。

34.根据权利要求29所述的方法，其中所述的加热元件是由电阻加热供给能量的。

35.根据权利要求29所述的方法，其中所述的瘢痕被给予能量，以使其温度在约40℃至约75℃的范围内。

36.一个经改善的哺乳动物心脏，具有减少了表面积的收缩梗塞瘢痕组织部分。

37.一种治疗心脏内梗塞瘢痕的方法，包括下述步骤：

给加热元件能量，以升高梗塞瘢痕的温度至足以使心室收缩的壁张力降低的温度。

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