JP2008532620A - 血管から沈着物を除去するための装置及び方法 - Google Patents
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/22—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for
- A61B2017/22079—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for with suction of debris
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/12—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves in body cavities or body tracts, e.g. by using catheters
Abstract
Description
λ=平方根(T×D)・・・・・・(1)
この方法によって、幾何平均が壁の厚さよりも大きい場合でも、過度に大きくなることはないため、結果としての超音波は、この波長で適切に閉じ込めることができる。その一方で、λは管腔直径Dよりも大幅に小さくなることもなく、強力なキャビテーションの形成に有利な条件である、半径方向(Zに垂直の方向)に適切に定義された定在波パターンを確立することができる。量的な例を挙げると、血流内の音の伝達速度は秒速約1400mである。平均的なヒトの動脈の直径は、約3mm〜6mmであるため、計算された超音波の周波数は、0.5MHz〜2MHzの範囲であるはずであり、超音波をしっかりと閉じ込めることができる。小動物では、超音波の周波数は前記の値よりも高くすべきであり、大きな動物では超音波の周波数を前記の値よりも小さくすることができる。石灰沈着物が小さな粒子に粉砕されると、加圧された血液の注入と強力な超音波が組み合わさった効果による血液の乱流が、粉砕された粒子を完全に混ぜ、血液と乳化させた後に、下流に前進させる。
Claims (82)
- ソース血液を供給血管から抽出し、抽出されたソース血液を加圧する血液抽出加圧ユニットと、
該血液抽出加圧ユニットに接続し、加圧されたソース血液を治療中の血管に送出し、力強く注入し、血液の流れの方向はデカルト座標系のZ方向に向けられた血液送出し注入ユニットと、
を含み、該供給血管からの該治療中の血管を経由した付随する血液循環を誘導するだけでなく、該血液送出し注入ユニットに近隣する部分の該治療中の血管から該望ましくない沈着物を除去することを特徴とする、ヒトおよび動物の血管内壁から望ましくない沈着物を除去するための装置。 - 該血液送出し注入ユニットは、一列に接続された、該血液抽出加圧ユニットに接続した送出しチューブと、第2マニフォールドと、該治療中の血管の必要な部分に配置することによって加圧されたソース血液を該治療中の血管に力強く排出し該沈着物を除去する注入ノズルとをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 該血液抽出加圧ユニットは、第1入口と、第1出口と、両者の間に接続され該ソース血液を該第1入口から受け該ソース血液を加圧して該第1出口を介し該送出しチューブに送出すポンプ手段とを有する第1マニフォールドをさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の装置。
- 該血液抽出加圧ユニットは、
第3出口と、該供給血管を刺し、そこから該ソース血液を引き出す少なくとも1つの吸引針とを有する第3マニフォールドと、
該第3出口および該第1入口に接続し、該ソース血液を該第3出口から吸引して該第1マニフォールドに送出す吸引チューブと、
をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の装置。 - 該血液送出し注入ユニットは、該注入ノズル、該送出しチューブ、および該第2マニフォールドに軸方向に通され、該治療中の血管を刺し、該注入ノズル、該第2マニフォールドおよび該送出しチューブを該治療中の血管に沿って誘導し、対応する該治療中の血管の部分を除去する折り曲げ可能ガイドワイヤーをさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の装置。
- 該第2マニフォールドは、一列に接続された、送出しカテーテルの上流部と、該送出しカテーテルを介し該送出しチューブに接続され加圧されたソース血液を緩衝する少なくとも1つの第2貯蔵チャンバーと、緩衝され加圧されたソース血液を該注入ノズルを介し該治療中の血管に注入する注入カテーテルとをさらに含むことを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 該第1マニフォールドは、該供給血管からの該抽出されたソース血液を一時的に貯蔵する第1貯蔵手段をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の装置。
- 該第1貯蔵手段は、上流の事前に加圧された後チャンバーと、下流の後から加圧される前チャンバーとをさらに含み、該ポンプ手段が両者の間に接続され、圧力が低い血液を該後チャンバーに貯蔵し、圧力が高い血液が該前チャンバーに貯蔵されることを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 該後チャンバーは、抽出されたソース血液から望ましくない物質を取り除くインラインフィルターをさらに含むことを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 該後チャンバーは、該インラインフィルターの上流に設けられ、1つまたは複数の周波数の高周波パワー電気信号を対応する血液への超音波パワー放射に変換し、抽出されたソース血液の望ましくない物質を粉砕し、乳化することによって、該インラインフィルターの効率を高める少なくとも1つの追加のパワー変換器をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 該後チャンバーの形状は、超音波パワー放射の強力な共鳴定在波を生成し、望ましくない物質の粉砕および乳化を最大に増強することができるようさらに適切なものにされている請求項10に記載の装置。
- 該後チャンバーの温度は、強烈なキャビテーションを生成するための伝導性を有し、望ましくない物質の粉砕および乳化を最大に増強することができるよう、所定の範囲内にさらに制御されている請求項10に記載の装置。
- 該所定の温度範囲を、約60℃から約80℃とする請求項12に記載の装置。
- 該第2マニフォールドは、該注入ノズルの先端近くに装着され、1つまたは複数の周波数の高周波パワー電気信号を対応する血液への超音波パワー放射に変換し、該望ましくない沈着物を除去する除去プロセスにおいて、粉砕および乳化を介し、該治療中の血管内の望ましくない沈着物を除去するパワー変換器をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 供給血管は、除去された望ましくない沈着物が該インラインフィルターによって直ちに収集されることにより血液循環から除去される治療中の血管の下流部である請求項14に記載の装置。
- 該第3マニフォールドは、該吸引針の先端の近くに装着され、1つまたは複数の周波数の高周波パワー電気信号を対応する血液への超音波パワー放射に変換し、多段階の粉砕および乳化を介し、該治療中の血管内の望ましくない沈着物を除去する少なくとも1つの追加のパワー変換器をさらに含むことを特徴とする請求項15に記載の装置。
- 該第1マニフォールドは、
該ポンプ手段用に必要な駆動電源を生成し、
該パワー変換器用に1つまたは複数の周波数該高周波パワー電気信号を生成する、
電気サブシステムをさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の装置。 - 該第2マニフォールドは、該注入ノズルの先端近くに装着され、除去プロセスにおいて健常な組織または患部組織を引き裂いたことによって生成された過剰な逆符号電荷を中性化する電荷を提供する放電手段をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 該第2マニフォールドは、該注入ノズルの一部として統合され、除去プロセスにおいて健常な組織または患部組織を引き裂いたことによって生成された過剰な逆符号電荷を中性化する電荷を提供する放電手段をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 該電気サブシステムは、電気信号および該放電手段で必要とする電源を供給する放電供給回路をさらに含むことを特徴とする請求項18に記載の装置。
- 該血液送出し注入ユニットは、該第1出口、該送出しチューブ、および該第2マニフォールドに通され、第2マニフォールドに設けられたすべての電気システムを電気サブシステムにおいて対応するものに相互接続する複数の導体をさらに含むことを特徴とする請求項20に記載の装置。
- 該複数の導体は、相互接続された電気信号線および電源線を、相互に、および加圧されたソース血液から絶縁し、隔離する導波管構造をさらに含むことを特徴とする請求項21に記載の装置。
- 該第2マニフォールドは、該注入ノズルの先端近くに装着され、薬品を該治療中の血管の血流に放出する薬品放出手段をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 放出される薬品を、除去プロセスにおいて血餅の形成を防止する抗凝血薬とする請求項23に記載の装置。
- 治療中の血管への超音波パワー放射と、加圧されたソース血液の力強い注入と、薬品の放出は、混合モードの除去プロセスを効果的に実施するため、時間的に順番に実施される請求項23に記載の装置。
- 治療中の血管への超音波パワー放射と、加圧されたソース血液の力強い注入と、薬品の放出は、連続モードの除去プロセスを効果的に実施するため、同時に実施される請求項23に記載の装置。
- 該第1マニフォールドは、該第1貯蔵手段に接続され、除去プロセスに必要とされる所定の量で補助薬を供給し、計量する薬品計量手段をさらに含むことを特徴とする請求項23に記載の装置。
- 該補助薬を血餅防止用の抗凝血薬とする請求項27に記載の装置。
- 該第2マニフォールドは、該注入ノズルの先端近くに装着され、除去プロセスにおいて患部組織を破壊する局所的な加熱を提供する加熱手段をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 該第2マニフォールドは、該注入ノズルの一部として統合され、除去プロセスにおいて患部組織を破壊する局所的な加熱を提供する加熱手段をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 該第2マニフォールドは、該注入ノズルの先端近くに装着され、放射性造影剤物質を血流に注入し、X線を使用して該治療中の血管を検査できるようにする放射性造影剤物質注入手段をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 該第2マニフォールドは、該注入ノズルの先端近くに装着され、照射された治療中の血管の超音波画像を照射し、検査する超音波画像手段をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 血管内部を超音波的に照射するため、該超音波画像手段は、参照用に入力画像周波数信号を有する画像周波数超音波伝達装置をさらに含むことを特徴とする請求項32に記載の装置。
- 該電気サブシステムは、該画像周波数超音波伝達装置に要求された該画像周波数信号を供給する画像周波数信号生成装置をさらに含むことを特徴とする請求項33に記載の装置。
- 該少なくとも1つの第2貯蔵チャンバーは、該ポンプ手段からの水圧ポンプの動作によって膨らむことにより、同ポンプの動作によりZ方向に同時に押されながら、安全な伸縮限度内で該治療中の血管の管腔を実質的に遮断する折りたたみ式バルーンをさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 該放電手段は、該バルーンの外側表面に装着され、患部の、または引き裂かれた健常な組織の近くで放出を提供し、そこで生成された過剰な電荷をより効果的に中性化する請求項35に記載の装置。
- 該ポンプ手段のポンプの動きは、該注入ノズルを介して加圧されたソース血液を同時に送り、該折りたたみ式バルーンを膨らませ、加圧されたソース血液の望ましくない逆流を防止しながら、局所的に上昇した血圧を生成する請求項35に記載の装置。
- 該折りたたみ式バルーンは、停止したポンプ手段からのポンプの動きの停止によってしぼみ、該第2マニフォールドがZ軸に沿って簡単に動くことができるようにする請求項35に記載の装置。
- 水圧ポンプの動きの強さをさらに調整可能とする請求項37に記載の装置。
- 該高周波パワー電気信号の第1周波数成分の周波数は、超音波パワー放射を望ましくない沈着物の石灰化組織の様々な機械的共振に合わせて調整するよう、所定の範囲で定期的に変動するようにすることにより、石灰化組織を粉砕する能力を高める請求項14に記載の装置。
- 該高周波パワー電気信号は、該第1周波数成分と異なる周波数を有するが、略同等のパワーを有する少なくとも1つの第2周波数成分をさらに含むことを特徴とする請求項40に記載の装置。
- 該少なくとも1つの第2周波数成分は、周波数において、該第1周波数成分と異なるよう選択され、空間的にゆっくりと変動する定在波パターンを有する超音波パワー放射を生成することにより、沈着したプラークの空間的により均一な粉砕を達成する請求項41に記載の装置。
- 該少なくとも1つの第2周波数成分は、周波数において、該第1周波数成分と10%未満異なるよう選択された請求項42に記載の装置。
- 各超音波パワー放射および該加熱手段の仕事率範囲を、少なくとも1ワットとする請求項42に記載の装置。
- 該超音波画像手段と該超音波パワー放射との間の干渉を防止するため、該画像周波数は、該超音波パワー放射の平均周波数よりも高くなるようにした請求項33に記載の装置。
- 該画像周波数は、該超音波パワー放射の平均周波数の少なくとも10倍の高さとなるようにした請求項45に記載の装置。
- 両者の間の相互干渉を防止し、該超音波パワー伝達の波形パターンの写像を容易にするために充分な空間的画像分解能を提供するため、該画像周波数は、該低パワー画像周波数超音波伝達装置に対応する画像波長が該超音波パワー伝達装置の平均波長よりも短くなるよう選択された請求項33に記載の装置。
- 該画像周波数は、該低パワー画像周波数超音波伝達装置に対応する画像波長が該超音波パワー伝達装置の平均波長の少なくとも10分の1になるよう選択された請求項47に記載の装置。
- 該超音波パワー放射の波長およびパワーは、該治療中の血管の血液内で、健常で、弾力性のある血管組織に影響を及ぼさずに、弾力性のなさに基づき、硬化した患部を優先的に粉砕するキャビテーションを生成するよう調整された請求項14に記載の装置。
- 該超音波パワー放射の波長およびパワーは、より効果的な除去プロセスを実現するため、硬化した患部の固有共鳴周波数範囲に合うようにさらに調節することができる請求項49に記載の装置。
- 該固有共鳴周波数範囲は、弾力性のない患部が除去され流された時点で対応する超音波粉砕および乳化の動きが自動的に停止するよう、除去プロセスを自己停止させるため、弾力性のない患部の範囲にさらに限定する請求項50に記載の装置。
- 該超音波パワー放射による放射圧力は、硬化したため弾力性のない壊死組織片をさらに前進させ、患部から取り除く請求項51に記載の装置。
- ソース血液を供給血管から抽出し、抽出されたソース血液を加圧し、
注入点を介し、加圧されたソース血液を治療中の血管に送出し、力強く注入し、血液の流れの方向はデカルト座標系のZ方向に向けられ、
該供給血管からの該治療中の血管を経由した付随する血液循環を誘導するだけでなく、該注入に近隣の該治療中の血管から該望ましくない沈着物を除去することを特徴とするヒトおよび動物の血管内壁から望ましくない沈着物を除去するための方法。 - 抽出されたソース血液の加圧は、抽出されたソース血液をポンプで注入することをさらに含むことを特徴とする請求項53に記載の方法。
- ソース血液の抽出は、該供給血管を刺し、そこから該ソース血液を引き出すことをさらに含むことを特徴とする請求項53に記載の方法。
- 加圧されたソース血液の治療中の血管への送出しと注入は、該治療中の血管を刺し、加圧されたソース血液を該治療中の血管に沿って該注入点に誘導することをさらに含むことを特徴とする請求項53に記載の方法。
- 加圧されたソース血液の送出しは、該加圧されたソース血液を注入する前に、該加圧されたソース血液を緩衝することをさらに含むことを特徴とする請求項56に記載の方法。
- 抽出されたソース血液のポンプでの注入は、ポンプでの注入の前に、該抽出されたソース血液を緩衝することをさらに含むことを特徴とする請求項54に記載の方法。
- 抽出されたソース血液のポンプでの注入は、ポンプでの注入の後に、該抽出されたソース血液を緩衝することをさらに含むことを特徴とする請求項54に記載の方法。
- 加圧されたソース血液の緩衝は、1つまたは複数の周波数の超音波パワー放射を該注入点の近くで導入し、望ましくない沈着物を除去するプロセスにおいて、粉砕および乳化を介し、該治療中の血管内の患部組織を除去することをさらに含むことを特徴とする請求項57に記載の方法。
- 加圧されたソース血液の緩衝は、電荷の放出を該注入点の近くで導入し、望ましくない沈着物を除去するプロセスにおいて、健常な組織または患部組織を引き裂いたことによって生成された過剰な逆符号電荷を中性化することをさらに含むことを特徴とする請求項57に記載の方法。
- 加圧されたソース血液の緩衝は、除去プロセスにおいて、該注入点の近くで、該治療中の血管の血流に薬品を放出し、血餅の形成を防止することをさらに含むことを特徴とする請求項57に記載の方法。
- ポンプでの注入の前の抽出されたソース血液の緩衝は、除去プロセスでの必要に応じて、補助薬を所定の量で該抽出されたソース血液に計量することをさらに含むことを特徴とする請求項58に記載の方法。
- 補助薬を血餅防止用の抗凝血薬とする請求項63に記載の方法。
- 加圧されたソース血液の緩衝は、除去プロセスにおいて、該注入点の近くで、患部組織を破壊する局所的な加熱を提供することをさらに含むことを特徴とする請求項57に記載の方法。
- 加圧されたソース血液の緩衝は、放射性造影剤物質を、該注入点の近くで、該治療中の血管の血流に注入し、X線を使用して該治療中の血管を検査できるようにすることをさらに含むことを特徴とする請求項57に記載の方法。
- 加圧されたソース血液の緩衝は、超音波該注入点の近くで、治療中の血管を超音波的に照射し、写像することをさらに含むことを特徴とする請求項57に記載の方法。
- 血管内部の超音波的な照射は、参照用に入力画像周波数信号を有する画像周波数超音波伝達装置を提供することをさらに含むことを特徴とする請求項67に記載の方法。
- 加圧されたソース血液の緩衝は、ソース血液をポンプで注入することによって膨らむことにより、同ソース血液をポンプで注入する動作によりZ方向に同時に押されながら、安全な伸縮限度内で該治療中の血管の管腔を実質的に遮断することをさらに含むことを特徴とする請求項57に記載の方法。
- 該注入点を介し、加圧されたソース血液を同時にポンプで注入することは、該折りたたみ式バルーンを膨らませ、該加圧されたソース血液の望ましくない逆流を防止しながら、局所的に上昇した血圧を生成することをさらに含むことを特徴とする請求項69に記載の方法。
- 該折りたたみ式バルーンは、ソース血液のポンプの動きの停止によってしぼみ、該注入点がZ軸に沿って簡単に動くことができるようにする請求項69に記載の方法。
- 該超音波パワー放射は、第1周波数成分と、該第1周波数成分と異なる周波数を有するが、略同等のパワーを有する少なくとも1つの第2周波数成分とをさらに含む請求項60に記載の方法。
- 該第2周波数成分を、周波数において、該第1周波数成分と異なるよう選択し、空間的にゆっくりと変動する定在波パターンを有する超音波パワー放射を生成することにより、沈着したプラークの空間的により均一な粉砕を達成することをさらに含む請求項72に記載の方法。
- 該第2周波数成分を、周波数において、該第1周波数成分と10%未満異なるよう選択することをさらに含む請求項73に記載の方法。
- 該超音波パワー放射と該超音波的に血管内部を照射し写像することとの間の干渉を防止するため、画像周波数が、該超音波パワー放射の平均周波数よりも高くなるようにすることをさらに含む請求項68に記載の方法。
- 画像周波数が、該超音波パワー放射の平均周波数の少なくとも10倍の高さとなるようにすることをさらに含む請求項75に記載の方法。
- 両者の間の相互干渉を防止し、該超音波パワー伝達の波形パターンの写像を容易にするために充分な空間的画像分解能を提供するため、低パワーの該画像周波数超音波伝達装置に対応する画像波長が該超音波パワー放射の平均波長よりも短くなるよう画像周波数を選択することをさらに含む請求項68に記載の方法。
- 低パワーの該画像周波数超音波伝達装置に対応する画像波長が該超音波パワー放射の平均波長の少なくとも10分の1になるよう画像周波数を選択することをさらに含む請求項77に記載の方法。
- 該治療中の血管の血液内で、健常で、弾力性のある血管組織に影響を及ぼさずに、弾力性のなさに基づき、硬化した患部を優先的に粉砕するキャビテーションを生成するよう、該超音波パワー放射の波長およびパワーを調整することをさらに含む請求項60に記載の方法。
- より効果的な除去プロセスを実現するため、硬化した患部の固有共鳴周波数範囲に合うよう、該超音波パワー放射の波長およびパワーを調節することをさらに含む請求項79に記載の方法。
- 弾力性のない患部が除去され流された時点で対応する超音波粉砕および乳化の動きが自動的に停止するよう、除去プロセスを自己停止させるため、弾力性のない患部の範囲に該固有共鳴周波数範囲を限定することをさらに含む請求項80に記載の方法。
- 該超音波パワー放射による放射圧力で、硬化したため弾力性のない壊死組織片をさらに前進させ、患部から取り除くことをさらに含む請求項81に記載の方法。
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