JP2005533613A - 病的肥満の電気刺激治療のための改善された方法 - Google Patents
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Abstract
肥満、特に病的肥満を治療するために電気刺激を使用する改善された方法を提供する。本方法は、小腸上にまたは小腸に沿って、好ましくは十二指腸(30)および/または空腸(40)上にまたはこれらに沿って電気刺激を与え、肥満の改善された制御をもたらす。1つの実施形態において、この方法は、パルス間に約3〜30秒の休止が存在するように各パルスが約0.1〜4秒持続する、約2〜30パルス/分のレートで小弯(34)の刺激を用いる。より好ましくは、パルスレートは約12〜14パルス/分であって、パルス間に約4.5〜5秒の休止を伴い各パルスは約0.1〜0.5秒持続する。好ましくは、パルス振幅は約0.5〜12ミリアンペアである。各パルスが、約5〜100Hzの周波数を有するマイクロバーストの列で構成されることはより好ましい。
Description
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、2002年7月26日に出願された米国仮出願第60/398,886号に基づいており、およびその利益を主張する。
本発明は、胃の運動障害に関連する肥満、特に病的肥満、およびその他の症候群を治療するために電気刺激を用いる改善された方法に関する。本発明の改善された方法は、小腸にまたは小腸に隣接して電気刺激を与え、この電気刺激が胃の運動障害に関連する肥満およびその他の症候群の改善された制御をもたらす。十二指腸の電気刺激が特に好ましい。
肥満に関する現代の外科的指向は概して、対象者の食物摂取能力を制限すること、または消化管の一部を短縮もしくはバイパス化することにより食物吸収表面を減少させることを目的として、胃のコンプライアンスの低下を必然的に伴い、これら両方の目的はいくつかの外科的処置にて求められている。最近まで外科手術は、約40BMI(身長(メートル)の二乗に対する体重(キログラム)の比率)に近いかまたはそれより大きい過度の肥満値を有する患者において実質的な結果を保証する唯一の療法であった。
現在使用されている主な外科的処置(例えば、胃の一部分の除去または遮断)のすべては、いくつかの即時型および/または遅延型のリスクを有する。したがって、外科手術は通常、すべての低侵襲性処置が失敗したときの極端な解決策と考えられている。さらに、外科的治療でさえも場合によっては失敗し、その結果、外科医に元の解剖学的状況を回復することを余儀なくさせる。
最近になって、電気刺激デバイスを胃壁に移植する方法が成功裏に用いられてきている。例えば、特許文献1(1995年6月13日)は、胃の前庭部または大弯に取り付けられる電気刺激器またはペースメーカーを使用する、肥満および関連障害の治療のための方法を提供した。特許文献2(1997年11月25日)は、胃腸管における器官の内表面または外表面に配置可能である複数の電極を含む、携帯可能または移植可能な胃ペースメーカーを提供し、該電極は、個別にプログラムされ、同期された電気刺激を発して、胃腸管を通る物質の蠕動移動を整調する。これらの方法は概して成功しているものの、このような治療のための改善された方法を提供することがなお望ましい。
本発明はこのような改善された方法を提供する。本発明は、小腸または下部腸管にもしくは隣接して取り付けられる少なくとも1つの電気刺激デバイスまたはペースメーカーデバイスを提供することによって、肥満および/または関連する運動障害を治療するための方法を提供する。
十二指腸の電気刺激が特に好ましい。電気刺激は、比較的長いパルスまたはパルス列(すなわちマイクロバースト)を含んでもよい。好ましくは、本発明の方法は、十二指腸および/または空腸の刺激を用いる。個々のパルスは、好ましくは、約2〜約30パルス/分のレートであって、パルス間に約3〜約30秒の休止が存在するように各パルスが約0.1〜約4秒持続する。さらに好ましくは、パルスレートは約12〜約14パルス/分であって、パルス間に約4.5〜約5秒の休止を伴い各パルスは約0.1〜約0.5秒持続する。好ましくは、パルス振幅は約0.5〜約15ミリアンペアである。約10〜約100Hzの、およびより好ましくは約40Hzの周波数を有するマイクロバーストの列の形態(図2を参照)の電気刺激がさらに好ましい。
本発明の方法は、患者の胃の運動障害に関連する肥満およびその他の症候群の治療に関する。この方法は、連続的な電気パルスを事前設定された時間使用して、患者の自然な胃の運動性を人工的に変えて胃内容排出を阻止または鈍化し、それによって消化器系を通る食物の通過を遅くすることを含む。理論によって制限されることは望まないが、下部腸管の刺激は、胃の拡張、および、飽食感により、食物摂取量の減少をもたらすと思われる。やはり理論によって制限されることは望まないが、腸の刺激は、胃腸の運動性を抑制し、および飽満を引き起こす可能性のある胃腸ペプチドの分泌(および/または増大する分泌)をもたらすと思われる。やはり理論によって制限されることは望まないが、腸の刺激はまた、腸の通過を促進し、ひいては腸管内での吸収時間を減らすと思われる。
本発明は、患者の胃の運動障害の治療のための方法を提供し、該方法は、1つまたは複数の電気刺激リード線およびパルス発生器への取り付けのための電気コネクタを含む少なくとも1つの電気刺激デバイスを、該1つまたは複数の電気刺激リード線を小腸にまたは小腸に隣接して取り付け、それによって該1つまたは複数の電気刺激リード線を通して小腸に対して電気刺激を与えるように移植する工程と、該1つまたは複数の電気刺激リード線を通して小腸に対して電気刺激を供給する工程とを含む。
本発明は、小腸が電気刺激を受けられるように小腸にまたは小腸に隣接して取り付けられる電気刺激デバイスまたはペースメーカーデバイスを提供することによって、肥満および/または関連する運動障害を治療するための方法を提供する。概して、十二指腸および/または空腸の電気刺激が一般に好ましく、十二指腸の電気刺激が特に好ましい。特に好ましい実施形態では、十二指腸および/または空腸の両方の電気刺激が好ましい。
本発明の方法は、好ましくは、パルス間に約3〜約30秒の休止が存在するように各パルスが約0.1〜約4秒持続する、約2〜約30パルス/分のレートで下部腸管の刺激を用いる。より好ましくは、パルスレートは約12〜約14パルス/分であって、パルス間に約4.5〜約5秒の休止を伴い各パルスは約0.1〜約0.5秒持続する。好ましくは、パルス振幅は約0.5〜約15ミリアンペアである。各パルスが約5〜約100Hzの周波数を有するマイクロバーストの列からなることがより好ましい。
本発明の方法は、患者の胃の運動障害に関連する肥満およびその他の症候群の治療に関する。この方法は、事前設定された時間小腸に向けられた連続的な電気パルスを使用して人工的に変化させることを含み、それによって食物の摂取を減少させる。また、小腸の電気刺激は胃内容排出を阻止または鈍化することができ、それによって消化器系を通る食物の通過を遅くし、患者の飽食感の一助となる。理論によって制限されることは望まないが、この改善は、少なくとも部分的には小腸と胃との間の抑制性のバイオフィードバック機構によるものと考えられている。
本発明の方法は、小腸に対して電気刺激を与え、好ましくは電気刺激を小腸の少なくとも2つの位置に加える。電気刺激は、単一のパルスまたはパルス列から構成されてもよい。概して、単一パルスは比較的長い持続時間(すなわち約10ms〜約600ms)を有することが好ましい。望ましくは、刺激の周波数は、腸の緩徐波の周波数(ヒトの十二指腸において約12サイクル/分(cpm)、および回腸において約8〜約9cpm)と同等であることが好ましい。したがって、周波数は、好ましくは約8〜約30cpmの範囲にある。刺激はまた、約10〜100Hzの内部周波数を有するパルス列すなわちマイクロバーストの形態であってもよい(図2を参照)。
本発明によって患者の胃の運動障害に関連する肥満および症候群を治療するための方法およびデバイスをさらに明確にするために、胃臓の運動生理学を簡単に説明する。図1Aおよび1Bは、それぞれ胃および全体的な胃腸管を図示する。図1Aに示すように、胃10は食道12によって供給され、および胃底16と、噴門18と、本体すなわち胃体22と、前庭部28と、幽門32と、十二指腸30(すなわち小腸の最初の部分)と、粘液を分泌するヒダすなわち粘膜皺26とを有する。また、小弯34および大弯24を示す。胃10は、概してその運動性に関して2つの部分、すなわち緊張性壁運動を有する胃底16と、位相性の活動により特徴づけられる中央部分すなわち胃体22とに分類される。胃の推進運動は解剖学的に明確に特定されない大弯24に近接した点において始まり、およびこの点を「胃ペースメーカー」20と名づける。胃ペースメーカー20は、1分間につき約3回のレートで電気パルス(脱分極電位)を送り、電気パルスは波の形態で胃全体に沿って順向性方向に拡がる。
胃の前庭部28は、胃の中に存在する食物を混合する目的を持つ連続的な位相性の活動を有する。十二指腸30中への食物の通過は、前庭部28、幽門32、および十二指腸30の間で協調される運動性の結果である。胃ペースメーカー20は、胃全体に沿って正弦波を自発的かつ自然に発生させ、これらの波は、前庭部28が、幽門32および十二指腸30と協調した状態で、消化管の次の部分(すなわち図1Bにおける小腸40およびその後で大腸38)に食物を通過させることを可能にする。
図1Bに示すように、小腸40は、概して十二指腸30と、空腸40と、回腸42とから構成され、酵素的消化および本質的にすべての吸収は小腸において生じる。回腸42は回盲弁54を介して大腸38に注ぎ込む。大腸38の主要なものは、盲腸56、虫垂52、上行結腸44、横行結腸46、下行結腸48、S状結腸50、肛門管58、および最後に肛門60を含む。完全性のために、横隔膜62、脾臓66、膵臓64、胆嚢68、および肝臓70も図示する。
今やヒトなど哺乳類の胃の運動性の既知の生理学は確立されており、本発明による方法は、連続的な電気パルスを用いておよび事前設定された時間にわたって、小腸または下部腸管の電気刺激によって患者の自然な胃の運動性を人工的に変えることからなる。さらに具体的には、連続的な電気パルスを、腹腔鏡の手法により小腸の一部分にまたは小腸に隣接して取り付けられる電気刺激器によって発生させる。電気刺激のために好ましい位置は、十二指腸30および空腸40に沿った位置を含む。もちろん小腸36のその他の部分にも、本発明の方法を使用して電気刺激を与えることができる。
刺激器を、連続刺激用、および「オンデマンド」刺激用(すなわち、(電気的活動をモニタリングするように変更された場合)電気カテーテルを通して刺激器自体により検知され得る特定の電気的活動の開始時に、または患者もしくは医療従事者の制御のもとで)の両方にプログラムすることができる。
電気刺激器は、好ましくは、得られる胃の運動性の変化および/または患者の病理学的状態に従って明白に変化してもよい事前設定された動作周波数および周期を有する。一般に、電気刺激器は1分間につき約2〜約30パルスの動作周波数を有する。本発明の方法は、好ましくは、パルス間に約3〜約30秒の休止が存在するように各パルスが約0.1〜約4秒持続する、約2〜約30パルス/分のレートで小腸の刺激を用いる。各パルスの放電は、電圧制御式の刺激については約1ボルトから15ボルトまで変化することができ、一定電流の刺激については2ミリアンペアから15ミリアンペアまで変化することができる。より好ましくは、パルスレートは約12〜約14パルス/分であって、パルス間に約4.5〜約5秒の休止を伴い各パルスは約0.1〜約0.5秒間持続する。パルス振幅は、好ましくは約0.5〜約15ミリアンペアである。各パルスが、約5〜約100Hzの周波数を有するマイクロバーストの列で構成されることはより好ましい。図2は、下部腸管に与えられる好ましいマイクロバーストパルス列を概略的に図示する。
本発明は概して、慣用の腹腔鏡を用いる外科技法または低侵襲性の外科技法を使用して、1つまたは複数の所望の電気刺激デバイスを小腸36にまたは小腸36に隣接して配置し、これによって小腸36の電気刺激を達成することができる。本発明の実施において、慣用の電気刺激デバイスを使用してもよい。この種のデバイスは、例えば、特許文献1(1995年6月3日)(連続的な電気パルスを発生させて胃全体を刺激し、これによって胃の自然の運動性を人工的に変えて、内容排出を防止または胃を通る食物の通過を鈍化する、胃の前庭部区域に移植可能な胃電気刺激器)、特許文献2(1997年11月25日)(さまざまな場所に位相性の電気刺激を供給してGI(胃腸)管における蠕動移動を促進または減衰するために、胃の大弯に沿って多数の電極を使用する携帯用または移植可能な胃ペースメーカー)、特許文献3(1998年11月17日)(感知される活動の量に基づく刺激の適用または休止のために、所定の周波数帯域幅を有する1つまたは複数のセンサによって、固有の胃の電気的活動を直接感知することを包含する、移植可能な胃刺激器)、特許文献4(1999年1月19日)(胃の律動の異常性を治療するために、事前設定された時間または異常な電気的活動の持続時間にわたって電気刺激を提供するように、胃腸管の異常な電気的活動を感知するための移植可能な胃刺激器)、特許文献5(1998年5月21日に出願)および特許文献6(2000年1月26日に出願)(適切な場所に固定するのに役立つ歯を備える移植デバイス)、特許文献7(2000年3月21日)(腹腔鏡外科手術のための改善されたハンドルを有する電気刺激デバイス)、特許文献8(2000年8月16日)(剥離への耐性がある、腸または腹内の組織あるいは内臓に取り付けることができる電気刺激デバイス)、特許文献9および特許文献10(両方とも1999年4月14日に出願)に基づく「胃刺激器装置および取り付けのための方法」との名称を有する特許文献11(2000年4月14日に出願、代理人整理番号3581/006PCT)、特許文献12(1999年4月14日に出願)および特許文献13(1999年12月17日に出願)に基づく「胃刺激器装置および使用のための方法」との名称を有する特許文献14(2000年4月14日に出願、代理人整理番号3581/004PCT)、および「固有の胃の電気的活動に関わる胃管の誘発型電気刺激による胃の運動性および/または能率の意図的低減のための方法および装置」との名称を有する特許文献15(2000年9月26日に出願)に記載されたものを含む。これらの特許、特許出願、特許仮出願、および/または公開のすべては、参照によって本明細書に組み込まれる。
好ましい電気刺激器デバイスは、小弯の部位において胃に据え付けられるまたは取り付けられる1つまたは複数の電気刺激リード線を有する遠位末端と、パルス発生器への取り付けのための近位末端とを備える細長い本体を有する電気カテーテルを含む。1つまたは複数の電気刺激リード線は、パルス発生器を介して、またはパルス発生器とともに電源に取り付けられる。そのような好ましい電気刺激デバイスは、例えば特許文献5(1998年3月21日に出願)、特許文献6(2000年1月26日に出願)、および特許文献8(2000年8月16日)に記載されている。もちろん、小腸の物理的絞扼を避けるために電気刺激デバイスの配置または取り付けに注意を払わなければならない。
また、本方法を胃腸管内の他の部分の電気刺激と組み合わせて適用することもできる。例えば、電気刺激を胃腸管内の1つまたは複数の場所に加えてさらに小腸に適用することが可能であろう。電気刺激の部位は、互いに関して同期的または非同期的であることが可能であろう。
本発明を説明するために下記の例を挙げるが、本発明はこれらに限られるものではない。
本実施例は、短時間の食物摂取に関する十二指腸の電気刺激(DES)を示す。8匹の健康なイヌの各々に、胃の緊張を測定するための胃カニューレと、十二指腸の漿膜上に1対の双極性電極とを装備した。DESのないセッション(対照)とDESのあるセッション(本発明の方法)を実施した。DESセッションは10パルス/分で繰り返される単一パルスを使用し、パルスは334msのパルス幅と6mAのパルス振幅を有した。28時間の絶食後、被験体のイヌに、DESを伴うかまたは伴わずに1時間にわたって、固形食物および水に対する無制限の権利を与えた。この実験を、(幹)迷走神経を切離された4匹のイヌにおいて繰り返した。同様の実験において、固定圧力における胃の体積を、コンピュータ制御のバロスタットデバイスを使用してベースラインにおいて30分間、DESを伴い30分間、およびDESの後30分間にわたって測定した。
DESは、無傷のイヌにおいて(対照での487±34gと比較してDES処理された被験体では344±38g(p=0.001))、および迷走神経を切離された被験体において(対照での448±72gと比較してDES処理された被験体では137±109g(p=0.02))の両方で、食物摂取を有意に減少させた。水の摂取はすべての被験体において本質的に同じであった。
胃体積の測定は、DESが胃を有意に弛緩させることを実証した。胃の体積はベースラインにおいて321±37ml、DES(p=0.04)の期間では439±29mlに増加し、DESの後では358±48mlに戻った。
このようにして、DESは食物摂取を実質的に減らし、したがって肥満の治療に有効であるはずである。理論によって制限されることは望まないが、この抑制効果は迷走神経によって仲介されていないように見えるものの、場合によっては誘発された胃の弛緩に起因する可能性はある。
この実験は、麻酔下にあるSprague−Dawleyラットに行った。10匹のラットの群4つを次の実験に供した:第1群:対照群‐電気刺激なし、第2群:長いパルス(200msおよび4mAで28パルス/分)による腸電気刺激、第3群:パルス列(オン2秒、オフ3秒;パルス幅2msおよびパルス振幅4mAで40Hz)による腸電気刺激、および第4群:パルス列(第3群と同じパルス/刺激の条件)による腸電気刺激にリドカインをプラスする(0.5mg/生理食塩水10mlを電気刺激の間、腸漿膜の上へ滴下)。
各群について、脂肪(トリグリセリド)の溶液を、45分の試験継続時間中、近位空腸の中に挿入したカテーテルを通じて灌流させ、次いで、遠位空腸の中に挿入した別のカテーテルから収集した。脂肪の吸収を、灌流された脂肪の総量と遠位空腸において収集された脂肪の総量との差により推定した。電気刺激(第2〜4群)については、1対の漿膜電極を近位空腸上に移植して、脂肪の溶液を用いた灌流中に作動させた。45分にわたる試験期間中に4つの群に関して吸収された平均総脂肪は下記の通りであった:第1群−約37パーセント、第2群−約21パーセント(第1群対照と比較してp<0.05)、第3群−約6パーセント(第1群対照または第2群長パルスのいずれと比較してもp<0.001)、および第4群−約24パーセント(第1群対照と比較してp<0.05、第3群パルス列と比較してp<0.01)。このようにして、電気刺激による脂肪吸収の実質的および有意な減少が観察された。リドカインによるパルス列刺激の効果の部分的遮断(第3群と比較した第4群)は、パルス列電気刺激における腸神経の関与を示唆している。
本発明において使用される方法および電気刺激器は、多くの変更および変形を許し、それらすべては本発明の概念の範囲内である。さらに、全詳細は、技術的に等価の要素で置き換えてもよい。特定の電気刺激器の使用される材料、形状、および寸法を各要件に従って変えてもよい。
Claims (19)
- 患者の肥満の治療のための方法であって、前記方法が
1つまたは複数の電気刺激リード線およびパルス発生器への取り付けのための電気コネクタを含む電気刺激デバイスを、該1つまたは複数の電気刺激リード線を患者の小腸にまたは小腸に隣接して取り付け、それによって該1つまたは複数の電気刺激リード線を通して小腸に対して電気刺激を与えることができるように移植する工程と、
該1つまたは複数の電気刺激リード線を通して小腸に対して電気刺激を供給する工程と
を含むことを特徴とする方法。 - 1つまたは複数の電気刺激リード線を、十二指腸または空腸に沿った位置において、小腸にまたは小腸に隣接して取り付けることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 小腸に供給される電気刺激が、約2から約30パルス毎分の動作周波数を有することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 約2から約30パルス毎分のレートで小腸に供給される電気刺激を特徴とする、請求項2に記載の方法。
- 小腸に供給される電気刺激のレートが約2から約15パルス/分であり、パルス間に約3から約30秒の休止が存在するように各パルスが約0.1から約4秒持続することを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 小腸に供給される電気刺激のレートが約2から約15パルス/分であり、パルス間に約3から約30秒の休止が存在するように各パルスが約0.1から約4秒持続することを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 各パルスが約5から約100Hzの周波数を有するマイクロバーストの列からなることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 各パルスが約5から約100Hzの周波数を有するマイクロバーストの列からなることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 各パルスが約5から約100Hzの周波数を有するマイクロバーストの列からなることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
- 各パルスが約5から約100Hzの周波数を有するマイクロバーストの列からなることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 患者の肥満の治療のための方法であって、前記方法が
少なくとも2つの電気刺激デバイスを移植する工程であって、各電気刺激デバイスが、1つまたは複数の電気刺激リード線およびパルス発生器への取り付けのための電気コネクタを含み、該1つまたは複数の電気刺激リード線を患者の小腸にまたは小腸に隣接して取り付け、それによって、小腸に沿った2つ以上の異なる位置に該1つまたは複数の電気刺激リード線を通して小腸に対して電気刺激を与えることができるように移植する工程と、
小腸に沿った2つ以上の異なる位置に該1つまたは複数の電気刺激リード線を通して小腸に対して電気刺激を供給する工程と
を含むことを特徴とする方法。 - 2つの電気刺激デバイスを移植して、小腸に沿った2つの異なる位置に電気刺激を与えることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- 2つの異なる位置が十二指腸または空腸に沿っていることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
- 小腸に供給される電気刺激が約2から約30パルス毎分の動作周波数を有することを特徴とする、請求項12に記載の方法。
- 約2から約30パルス毎分のレートで小腸に供給される電気刺激を特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 小腸に供給される電気刺激のレートが約2から約15パルス/分であり、パルス間に約3から約30秒の休止が存在するように各パルスが約0.1から約4秒持続することを特徴とする、請求項12に記載の方法。
- 小腸に供給される電気刺激のレートが約2から約15パルス/分であり、パルス間に約3から約30秒の休止が存在するように各パルスが約0.1から約4秒持続することを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 各パルスが約5から約100Hzの周波数を有するマイクロバーストの列からなることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
- 各パルスが約5から約100Hzの周波数を有するマイクロバーストの列からなることを特徴とする、請求項13に記載の方法。
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