JP2013532564A - 腎神経アブレーションのための表面電極および一体的冷却を備えたバルーン - Google Patents

Abstract

カテーテル装置は、可撓性シャフトと、そのシャフトの先端に配置され、腎動脈のような身体の標的血管内において展開するために構成可能であるバルーンとを備える。バルーン壁によって支持されたアブレーション電極は所定パターンに配列されている。アブレーション電極は、バルーンが展開形態にある場合に、標的血管壁に近接した血管周囲腎神経のような標的組織をアブレートするのに十分な電気エネルギーを与える。冷却装置は、前記バルーンによって少なくとも部分的に包囲され、定常状態のアブレーション加熱が始まる位置が、標的血管壁における電極−組織界面から、その電極−組織界面から所定距離だけ離れた位置に移動するようにアブレーション中に少なくとも前記電極を冷却する。

Description

本開示の実施形態は、一体的冷却を有する脈管内アブレーション装置（ｉｎｔｒａｖａｓｃｕｌａｒ ａｂｌａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ）を用いて、神経支配された腎組織（ｉｎｎｅｒｖａｔｅｄ ｒｅｎａｌ ｔｉｓｓｕｅ）のような身体の標的組織をアブレートすることに関する。本開示の実施形態は、バルーン支持アブレーション電極および前記アブレーション電極を冷却するための一体的冷却装置（ｉｎｔｅｇｒａｌ ｃｏｏｌｉｎｇ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を用いて、神経支配された腎組織のような身体の標的組織をアブレートするためのシステム、装置および方法に関する。

様々な実施形態によれば、アブレーション装置は、可撓性シャフトと、そのシャフトの先端に配置されたバルーンとを有するカテーテル装置（ｃａｔｈｅｔｅｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を備える。前記バルーンは、身体の標的血管（ｔａｒｇｅｔ ｖｅｓｓｅｌ）内で展開するように構成されている。アブレーション電極は前記バルーンの壁によって支持され、所定のパターンに配列されている。前記アブレーション電極は、バルーンが展開形態にある場合に、標的血管の壁に近接した標的組織をアブレートするのに十分な電気エネルギーを与えるように構成されている。冷却装置は、前記バルーンによって少なくとも部分的に包囲され、定常状態のアブレーション加熱（ｓｔｅａｄｙ−ｓｔａｔｅ ａｂｌａｔｉｖｅ ｈｅａｔｉｎｇ）が始まる位置が、標的血管壁における電極−組織界面から、前記界面から所定距離だけ離れた位置に移動する（ｔｒａｎｓｌａｔｅｄ）ように、アブレーション中に少なくとも前記電極を冷却するように構成されている。

いくつかの実施形態において、アブレーション装置は、基端、先端、長さ、および前記基端と先端との間に延びる管腔配列（ｌｕｍｅｎ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を有する可撓性シャフトを備えたカテーテル装置を含む。前記シャフトの長さは、経皮的アクセス位置に対して、患者の腎動脈にアクセスするのに十分である。前記シャフトの先端には治療ユニットが備えられ、該治療ユニットは前記管腔配列に接続されている。前記治療ユニットは、患者の腎動脈内で展開するための寸法に形成されており、前記管腔配列に流体が流れるように結合されており（ｆｌｕｉｄｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ）、かつ、小さな外形の導入形態（ｌｏｗ−ｐｒｏｆｉｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）とより大きな外形の展開形態（ｌａｒｇｅｒ−ｐｒｏｆｉｌｅ ｄｅｐｌｏｙｅｄ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）との間で変形可能であるバルーンを備える。前記バルーンは、展開形態にある場合に、腎動脈の内壁と接触するように構成された壁を備える。アブレーション電極は前記バルーン壁によって支持され、所定パターンに配列されている。前記アブレーション電極は、前記バルーンが展開形態にある場合に、腎動脈に隣接する血管周囲腎神経（ｐｅｒｉｖａｓｃｕｌａｒ ｒｅｎａｌ ｎｅｒｖｅｓ）をアブレートするのに十分な電気エネルギーを与えるように構成されている。前記冷却装置は、前記バルーンによって少なくとも部分的に包囲され、定常状態のアブレーション加熱が始まる位置が、内側腎動脈壁（ｉｎｎｅｒ ｒｅｎａｌ ａｒｔｅｒｙ ｗａｌｌ）における電極−組織界面から、前記界面から所定距離だけ離れた位置に移動するように、アブレーション中に少なくとも前記電極を冷却するように構成されている。

他の実施形態によると、組織をアブレートする方法は標的血管内でアブレーション装置を拡張することを伴う。前記アブレーション装置の脈管接触面は、所定パターンに配列されたアブレーション電極を支持する。前記方法はまた、標的血管壁に近接した標的組織をアブレートするのに十分な電気エネルギーを標的血管の壁を介して与えることと、標的血管が冷却され、かつ、定常状態のアブレーション加熱が電極から所定の距離において始まるように、アブレーション中に少なくともアブレーション電極を冷却することとを伴う。方法は、電極のそれぞれと関連する組織−電極界面において、標的血管壁の一部を圧迫することと、圧迫した標的血管壁部分を介して電気エネルギーを送達することとをさらに伴ってもよい。例えば、前記標的血管は腎動脈を含み、前記標的組織は血管周囲腎神経組織を含み得る。これらおよび他の特徴は、以下の詳細な検討および添付の図面を考慮して理解され得る。

腹部大動脈から側方に分岐する腎動脈を含む右腎および腎血管系の図。 腎動脈の交感神経支配を示す図。 腎動脈の交感神経支配を示す図。 腎動脈の壁の様々な組織層を示す図。 腎神経の一部を示す図。 腎神経の一部を示す図。 様々な実施形態に従った、冷却装置およびバルーン支持アブレーション電極を備えたアブレーションカテーテルの治療装置を示す図。 様々な実施形態に従った冷却装置およびバルーン支持アブレーション電極を備えたアブレーションカテーテルの治療装置を示す図。 様々な実施形態に従ったバルーン支持アブレーション電極と腎動脈の壁との間において画定された電極−組織界面を示す治療装置の一部の断面図。 様々な実施形態に従ったバルーン支持アブレーション電極と腎動脈の壁との間において画定された電極−組織界面を示す治療装置の一部の断面図。 様々な実施形態に従ったバルーン支持アブレーション電極を備える治療装置の一部のための冷却装置の特徴を示す図。 様々な実施形態に従ったバルーン支持アブレーション電極を備える治療装置の一部のための冷却装置の特徴を示す図。 様々な実施形態に従ったバルーン支持アブレーション電極を備える治療装置の一部のための冷却装置の特徴を示す図。 様々な実施形態に従った冷却装置およびバルーン支持アブレーション電極を備えたアブレーションカテーテルの治療装置を用いて、腎除神経を実施するように構成された治療システムを示す図。

本開示の実施形態は、拡張可能な治療装置によって支持された多数の冷却されたアブレーション電極によって与えられる電気エネルギーを用いて、標的組織をアブレートするための装置および方法に関する。本開示の実施形態は、体内管において展開された拡張可能な治療装置によって支持された多数の冷却されたアブレーション電極を用いて、体内管に隣接して位置する標的組織をアブレートするための装置および方法に関する。実施形態は、冷却されたアブレーション電極が、定常状態のアブレーション加熱が始まる位置を、標的血管壁における電極−組織界面から、前記界面から所定距離だけ離れた所望位置へ移動するように、標的組織に近接する標的血管の壁に位置する冷却されたアブレーション電極を用いて身体の標的組織をアブレートすることに関する。本開示の特定の実施形態は、高血圧の治療のために血管周囲腎神経をアブレートするための装置および方法に関する。

腎動脈の外膜に近接して位置する神経の高周波（ＲＦ）アブレーションは、慢性高血圧に対する有効な治療であり得る。腎動脈からのアクセスによって、腎動脈壁を損傷することなく、効果的に血管周囲腎交感神経をアブレートするのは困難であった。そのようなアブレーション処置中の動脈損傷を最小限にしながら、アブレーション処置後における起こり得る動脈の狭窄性狭細化（ｓｔｅｎｏｔｉｃ ｎａｒｒｏｗｉｎｇ）の懸念を低下させることは重要である。

本開示の実施形態は、前記治療装置のアブレーション電極および冷却要素を支持するために治療カテーテルの先端に取り付けられたハウジングを組み込む。前記ハウジングは、冷却装置の少なくとも一部を包囲し、前記ハウジングの外面上において多数のアブレーション電極を支持する。前記ハウジングは、好ましくは、小さな外形の導入形態と、より大きな外形の展開形態との間で変形可能である。前記小さな外形の導入形態は、治療カテーテルが静脈系または動脈系を介して、例えば所望の身体位置へ、容易に進められることを可能にする。より大きな外形の展開形態は、腎動脈内のような所望の身体位置で治療カテーテルが安定させられることを可能にする。様々な実施形態において、拡張可能な構造は、冷却バルーンまたは冷凍バルーン（ｃｒｙｏｂａｌｌｏｏｎ）のようなバルーンを備える。

本開示の様々な実施形態は、腎動脈の管腔の表面を冷却することで腎動脈の標的とされていない組織、特に動脈の内皮の望ましくない加熱を防止しながら、標的組織のアブレーションを実施するバルーン上に電極を有するバルーンカテーテルを備える。本開示の装置は、動脈に対する損傷の低下、治療時間を短縮する多数回の治療ではなく単回の治療によるアブレーション、より制御可能かつ反復可能な手法でのアブレーションのうちの１つ以上を含む多くの利点を提供することができる。

高周波電極は、電極表面においては温度増大を制限し、一方、電極から一定の距離においては温度上昇を可能にするように冷却され得る。電極が組織に接している場合、定常加熱が始まる距離は、好ましくは、組織内へ約０．５ｍｍ〜約１ｍｍのオーダーであり得る。例えば、定常状態のアブレーション加熱は電極表面から少なくとも０．５ｍｍ離れた距離において始まることが望ましい。熱はその地点から伝導される。血管において、電極−脈管表面（本願では電極−組織界面とも称される）における熱を制限することで、脈管表面における損傷を制限することができ、これは脈管表面に対する熱的損傷を低減し、脈管表面の改善された治癒をもたらし得る。電極における温度または電極に近接した温度を測定するために、前記電極の部位には熱電対のような１つ以上の温度センサーが設けられ得る。いくつかの実施形態では、温度センサーは前記バルーン上の各電極の部位の近くに、またはその部位に配置され、アブレーション電極配列の個々の電極位置における精密な温度測定を可能にする。

電極およびバルーン壁の他の部分の冷却は、所望により、いくつかの異なる冷却機構を用いて行われ得る。いくつかの実施形態において、治療カテーテルは、少なくとも膨張したバルーンの電極支持部を冷却するために、寒剤を噴霧することによるような、相転移冷凍能力（ｐｈａｓｅ−ｃｈａｎｇｅ ｃｒｙｏｔｈｅｒｍａｌ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）を組み込んでいる。温度および／または圧力センサーまたは他のセンサー素子（例えばインピーダンスセンサー）は、アブレーション処置の監視および制御を容易にするために、電極位置または他の位置の近くに、またはその位置に組み込まれ得る。他の実施形態において、治療カテーテルは、腎動脈の壁のような標的組織に近接する組織の凍結をもたらすことができる冷却液を受容するように構成された熱交換装置を組み込んでいる。いくつかの実施形態において、前記治療カテーテルは、ペルチェデバイスのような１つ以上の固体熱電冷却デバイスを組み込んでいる。治療カテーテルの冷却およびアブレーションの電極要素は、装置機能を制御し、温度、用いられる電力、インピーダンス、血圧、または他のパラメーターを監視および表示する外部制御ユニットとインターフェースで接続することができる。

本開示の様々な実施形態は、高血圧の治療のための腎除神経用装置および方法に関する。高血圧は血圧が上昇する慢性疾患である。持続性高血圧は、心臓発作、心不全、動脈瘤および卒中を含む様々な有害な医学的状態に関連する有意な危険因子である。持続性高血圧は慢性腎不全の主要原因である。腎臓を機能させる交感神経系の活動亢進は高血圧およびその進行に関連している。腎除神経による腎臓における神経の非活性化は、血圧を低下させることができ、従来の薬剤に反応しない多くの高血圧患者に対して実行可能な治療の選択肢になり得る。

腎臓は、血液ろ過、体液平衡の調節、血圧制御、電解質平衡およびホルモン生成を含む、多くの生体プロセスに関与する。腎臓の１つの主要な機能は、血液から毒素、ミネラル塩および水を除去して尿を形成することである。腎臓は、腹部大動脈から左右に分岐して腎臓の凹面、すなわち腎門において各腎臓に進入する腎動脈を介して心拍出量の約２０〜２５％を受容する。

血液は腎動脈および糸球体輸入細動脈を介して腎臓内に流入し、腎臓のろ過部分、すなわち腎小体に進入する。腎小体は、ボーマン嚢と呼ばれる液体で満たされたカップ状の嚢によって包囲された糸球体、すなわち毛細血管の茂み（ｔｈｉｃｋｅｔ ｏｆ ｃａｐｉｌｌａｒｉｅｓ）から構成されている。血液中の溶質は、毛細血管中の血液とボーマン嚢内の流体との間に存在する圧力勾配により、糸球体の非常に薄い毛細血管の壁を介してろ過される。前記圧力勾配は細動脈の収縮または拡張によって制御される。ろ過が行われた後、ろ過された血液は糸球体輸出細動脈および尿細管周囲毛細血管を通って移動し、小葉間静脈中に集まり、最後に腎静脈を介して腎臓を退出する。

血液からろ過された粒子および流体は、ボーマン嚢から多数の細管を通って集合管へ移動する。前記集合管において尿が形成され、次いで、その尿は尿管および膀胱を通って退出する。前記細管は尿細管周囲毛細血管（ろ過された血液を含んでいる）によって包囲されている。ろ液が細管を通って集合管に向かって移動するにつれて、栄養分、水、並びにナトリウムおよび塩化物のような電解質は血液中に再吸収される。

腎臓は、主として大動脈腎神経節から発出する腎神経叢によって神経支配されている。腎神経節は、腎神経叢の神経が腎動脈の進路に沿って腎臓内へと入る際に、腎神経叢の神経によって形成される。腎神経は、交感神経成分および副交感神経成分を含む自律神経系の一部である。交感神経系は身体に「攻撃または逃避（ｆｉｇｈｔ ｏｒ ｆｌｉｇｈｔ）」反応を提供する系であることが知られており、一方、副交感神経系は「休息および消化（ｒｅｓｔ ａｎｄ ｄｉｇｅｓｔ）」反応を提供する。交感神経活性の刺激は、腎臓に血管収縮および体液貯留を増進させるホルモンの生成を増大させる交感神経反応を引き起こす。このプロセスは、増大した腎臓の交感神経活性に対するレニン−アンギオテンシン−アルドステロン系（ＲＡＡＳ）反応と称される。

血液量の低下に応答して、腎臓は、アンギオテンシンの生成を刺激するレニンを分泌する。アンギオテンシンは血管を収縮させて、血圧の増大をもたらし、また副腎皮質からのアルドステロン・ホルモンの分泌を刺激する。アルドステロンは腎臓の細管にナトリウムおよび水の再吸収を増大させる。前記再吸収は体内の流体の体積および血圧を増大させる。

鬱血性心不全（ＣＨＦ）は腎臓機能に関連する疾患である。ＣＨＦは心臓が身体じゅうに血液を効果的にポンプ輸送することができない場合に生じる。血流量が降下すると、腎小体内の血液の不十分な灌流のために、腎機能は低下する。腎臓への血流量の減少は、腎臓に体液貯留および血管拘束（ｖａｓｏｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）を増進するホルモンを分泌させる交感神経系活性の増大を誘発する（すなわち、ＲＡＡＳが活性化し過ぎる）。体液貯留および血管拘束は、次に循環系の末梢抵抗を増大し、心臓にさらに大きな負荷をかけ、これは血流量をさらに減少させる。心機能および腎機能の低下が続く場合には、最終的に、身体は弱り、心不全代償不全の発作が起こり、多くの場合、患者の入院につながる。

図１は、右腎１０および腹部大動脈２０から側方に分岐する腎動脈１２を含む腎血管系の図である。図１では、説明を簡単にするために、右腎１０のみが示されているが、本願では、左右双方の腎臓、並びに関連する腎血管系および神経系構造について述べられる。それらのすべては本開示の実施形態の文脈内において企図される。本開示の様々な特徴および実施形態の議論を容易にするために、腎動脈１２は、右腎１０および腹部大動脈２０よりも不釣り合いに大きくなるように意図的に示されている。

右腎および左腎は、腹部大動脈２０の各々の右外側面および左外側面から分岐する右腎動脈および左腎動脈から血液を供給される。右腎動脈および左腎動脈の各々は、腹部大動脈２０とほぼ直角を形成するように、横隔膜の脚を横切って導かれている。右腎動脈および左腎動脈は、概して、腹部大動脈２０から、腎臓の門１７に近接する各腎洞へ延び、分節動脈へ、次いで腎臓１０内の葉間動脈へと分岐する。葉間動脈は外側へ放射状に広がり、腎被膜を貫通して、腎錘体間の腎柱を通って延びる。典型的には、腎臓は心拍出量の合計の約２０％を受容する。これは、正常者について、毎分約１２００ｍＬの腎臓を通る血流量を表わす。

腎臓の主な機能は、尿の生成および濃度を制御することによって、身体に対して水および電解質平衡を維持することである。尿を生成する際に、腎臓は、尿素およびアンモニウムのような廃棄物を分泌する。腎臓はまた、ブドウ糖およびアミノ酸の再吸収を制御し、ビタミンＤ、レニンおよびエリトロポイエチンを含むホルモンの生成において重要である。

腎臓の重要な二次機能は、身体の代謝の恒常性を制御することである。止血機能の制御は、電解質、酸塩基平衡および血圧の調節を含む。例えば、腎臓は、例えば、尿に失われる水の体積を調節し、エリトロポイエチンおよびレニンを放出することによって、血液量および血圧の調節に関与する。腎臓はまた、尿およびカルシトリオールの合成において失われた量の制御により、血漿イオン濃度（ｐｌａｓｍａ ｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ）（例えばナトリウム、カリウム、塩化物イオンおよびカルシウムイオンレベル）を調節する。腎臓によって制御される他の止血機能としては、尿中の水素および重炭酸イオンの喪失を制御することによる血液ｐＨの安定化、有益な栄養分の排出を妨げることによるそれらの栄養分の保存、肝臓の解毒の支援が挙げられる。

図１には、一般に右副腎（ｒｉｇｈｔ ａｄｒｅｎａｌ ｇｌａｎｄ）と称される右腎上体（ｒｉｇｈｔ ｓｕｐｒａｒｅｎａｌ ｇｌａｎｄ）１１も示されている。副腎１１は、腎臓１０の上にある星形の内分泌腺である。腎上体（左右）の主な機能は、コルチゾールおよびアドレナリン（エピネフリン）をそれぞれ含むコルチコステロイドおよびカテコールアミンの合成を通じて身体のストレス応答を調節することである。腎臓１０、腎上体１１、腎血管１２および隣接する脂肪被膜を包囲しているのは、腹膜腔外の結合組織から由来する筋膜の袋である腎筋膜、例えばジェロータ筋膜（図示せず）である。

身体の自律神経系は、血管、消化器系、心臓および腺の平滑筋の不随意運動を制御する。自律神経系は交感神経系と副交感神経系とに分けられる。一般論として、副交感神経系は、心拍数を低下させ、血圧を低下させ、消化を刺激することによって、身体に休息の準備をさせる。交感神経系は、心拍数を増大させ、血圧を増大させ、物質代謝を増進させることによって、身体の攻撃・逃避反応（ｆｉｇｈｔ−ｏｒ−ｆｌｉｇｈｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を生じさせる。

自律神経系において、中枢神経系から発出して、様々な神経節へ延びる線維は、神経節前線維と称され、一方、神経節から効果器官へ延びるものは節後線維と称される。交感神経系の活性化は、腎上体１１からのアドレナリン（エピネフリン）と、より少ない程度のノルエピネフリンとの放出によって行われる。このアドレナリンの放出は、神経節前交感神経（ｐｒｅｇａｎｇｌｉｏｎｉｃ ｓｙｍｐａｔｈｅｔｉｃ ｎｅｒｖｅｓ）から放出される神経伝達物質アセチルコリンによって誘発される。

腎臓および尿管（図示せず）は腎神経１４によって神経支配されている。図１および図２Ａ〜図２Ｂは、腎血管系の交感神経支配、主として腎動脈１２の神経支配を示している。腎血管系の交感神経支配の主な機能としては、腎血流量および腎血圧の調節、レニン放出の刺激、および水およびナトリウムイオン再吸収の直接刺激が挙げられる。

腎血管系を神経支配する神経の大部分は、上腸間膜動脈神経節２６から生じる交感神経節後線維である。腎神経１４は、腎動脈１２に沿ってほぼ軸線方向に延び、門１７において腎臓１０内に進入し、腎臓１０内の腎動脈１２の分枝に随伴して、個々の腎単位へ延びている。腎神経節２４、上腸間膜動脈神経節２６、左右の大動脈腎動脈神経節２２および腹腔神経節２８のような他の腎神経節もまた腎血管系を神経支配する。腹腔神経節２８は大胸内臓神経（ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈｏｒａｃｉｃ ｓｐｌａｎｃｈｎｉｃ ｎｅｒｖｅ）（大ＴＳＮ）によって連結されている。大動脈腎動脈神経節２６は小胸内臓神経（ｌｅｓｓｅｒ ｔｈｏｒａｃｉｃ ｓｐｌａｎｃｈｎｉｃ ｎｅｒｖｅ）（小ＴＳＮ）によって連結され、腎神経叢の大部分を神経支配する。

主として脊髄分節Ｔ１０〜Ｔ１２およびＬ１において生じる腎臓１０への交感神経信号は、神経支配された腎血管系を介して伝達される。副交感神経信号は、主として脊髄分節Ｓ２〜Ｓ４において、および脳底部（ｌｏｗｅｒ ｂｒａｉｎ）の延髄から生じる。交感神経トラフィックは幹神経節を介して伝わり、一部はここでシナプスを形成するが、他のものは大動脈腎神経節２２（小胸内臓神経（すなわち小ＴＳＮ）を介して）および腎神経節２４（最小胸内臓神経（ｌｅａｓｔ ｔｈｏｒａｃｉｃ ｓｐｌａｎｃｈｎｉｃ ｎｅｒｖｅ）（すなわち最小ＴＳＮ）を介して）でシナプスを形成する。次に、シナプス後交感神経信号（ｐｏｓｔｓｙｎａｐｔｉｃ ｓｙｍｐａｔｈｅｔｉｃ ｓｉｇｎａｌｓ）は腎動脈１２の神経１４に沿って腎臓１０へ伝わる。シナプス前副交感神経信号は腎臓１０の近くの部位に伝わってから、腎臓１０上または腎臓の近くでシナプスを形成する。

図２Ａを特に参照すると、腎動脈１２は、ほとんどの動脈および細動脈でのように、腎動脈管腔１３の直径を制御する平滑筋３４によって内側を覆われている。平滑筋は、一般に、様々な臓器に加えて、大小の動脈および静脈の中膜の中に見られる不随意性の非横紋筋（ｉｎｖｏｌｕｎｔａｒｙ ｎｏｎ−ｓｔｒｉａｔｅｄ ｍｕｓｃｌｅ）である。腎臓の糸球体は、例えば、メサンギウム細胞と呼ばれる平滑筋様の細胞を含んでいる。平滑筋は、構造、機能、興奮収縮連関および収縮の機構の点から骨格筋および心筋とは基本的に異なる。

平滑筋細胞は、自律神経系によって収縮または弛緩するように刺激され得るが、また、近隣の細胞からの刺激に対して、およびホルモンおよび血液によって運ばれる電解質および薬剤（例えば血管拡張薬または血管収縮薬）に応答して、反応することができる。例えば、腎臓１０の傍糸球体装置の糸球体輸入細動脈内の特定の平滑筋細胞は、アンジオテンシンＩＩ系を活性化するレニンを生成する。

腎神経１４は、腎動脈壁１５の平滑筋３４を神経支配し、腎動脈壁１５に沿って、ほぼ軸線方向または長手方向において、縦に延びている。平滑筋３４は腎動脈を周囲に包囲し、図２Ｂに示すように、腎神経１４の長手方向の向きをほぼ横断する方向に縦に延びている。

腎動脈１２の平滑筋３４は自律神経系の不随意制御下にある。交感神経活性の増大は、例えば、平滑筋３４を収縮する傾向にあり、これは、腎動脈管腔１３の直径を縮小して血液灌流を減少させる。交感神経活性の低下は、平滑筋３４を弛緩させる傾向があり、脈管拡張、並びに腎動脈管腔の直径および血液灌流の増大を生じる。反対に、副交感神経活性の増大は平滑筋３４を弛緩させる傾向があり、一方、副交感神経活性の低下は平滑筋の収縮をもたらす傾向がある。

図３Ａは、腎動脈を通る長手方向断面の一部を表しており、腎動脈１２の壁１５の様々な組織層を図示している。腎動脈１２の最も内側の層は内皮３０であり、該内皮３０は内膜３２の最も内側の層であり、内弾性膜によって支持されている。内皮３０は、血管腔１３を通って流れる血液と接触する細胞の単一層である。内皮細胞は、典型的には、多角形、楕円形、または紡錘形であり、非常に明瞭な円形または楕円形の核を有する。内皮３０の細胞は、血管収縮および血管拡張のための血圧の制御、凝血、および管腔１３内の内在物と、中膜３４から内膜３２を分離する内膜３２の膜および外膜３６のような周囲の組織との間の障壁層として作用することを含む、いくつかの血管機能に関係する。内膜３２の膜または浸軟（ｍａｃｅｒａｔｉｏｎ）は、非常に弾性であり、一般に長手方向の波形パターンを有する、微細で透明な無色の構造体である。

内膜３２に隣接するのは、腎動脈１２の中間層である中膜３３である。前記中膜は平滑筋３４および弾性組織から構成される。中膜３３は、その色およびその線維の横方向配列によって容易に識別することができる。より具体的には、中膜３３は、主として、薄板状またはラメラに構成され、動脈壁１５のまわりに円形に配置された平滑筋線維３４の束から成る。腎動脈壁１５の最外層は、結合組織から構成される外膜３６である。外膜３６は、創傷治癒に重要な役割を果たす線維芽細胞３８を含んでいる。

血管周囲領域３７は、腎動脈壁１５の外膜３６に隣接しており、かつ、外膜３６より末梢に示されている。腎神経１４は、外膜３６に近接し、かつ、血管周囲領域３７の一部を通過して示されている。腎神経１４は、腎動脈１２の外部壁１５に沿ってほぼ長手方向に延びて示されている。腎神経１４の本幹は、概して、腎動脈１２の外膜３６内に、または前記外膜上にあり、しばしば血管周囲領域３７を通過しており、いくつかの分枝は中膜３３内に進んで腎動脈平滑筋３４を弱める（ｅｎｅｒｖａｔｅ）。

本開示の実施形態は神経支配された腎血管系に対して様々な程度の除神経治療を提供するために実施され得る。例えば、本開示の実施形態は、本開示の治療装置を用いて与えられる除神経治療によって達成される腎神経インパルス伝達遮断（ｒｅｎａｌ ｎｅｒｖｅ ｉｍｐｕｌｓｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ）の範囲および相対的な永続性の制御を提供し得る。腎神経損傷の範囲および相対的な永続性は、所望の交感神経活性の低減（部分的または完全な遮断を含む）を達成し、かつ、所望の程度の永続性（一時的または不可逆的損傷を含む）を達成するように調整され得る。

図３Ｂおよび図３Ｃに戻って、図３Ｂおよび図３Ｃに示した腎臓神経１４の一部は、神経節内、または脊髄上、または脳内に位置する細胞体またはニューロン上で生じるか、または終了する軸索または樹状突起をそれぞれ備える神経線維１４ｂの束１４ａを含む。神経１４の支持組織構造１４ｃは、神経内膜（神経軸索線維を包囲する）、神経周膜（線維集団を包囲して束を形成する）および神経鞘（束を神経に束ねる）を含み、それらは神経線維１４ｂおよび束１４ａを分離して支持するように機能する。具体的には、神経内膜管または細管とも称される神経内膜は、束内の神経線維１４ｂのミエリン鞘を包囲する繊細な結合組織の層である。

ニューロンの主な要素としては、核を含むニューロンの中央部である細胞体（ｓｏｍａ）、樹状突起と呼ばれる細胞の伸長部、および神経信号を伝えるケーブル状の突出物である軸索が挙げられる。軸索終末は、標的組織と連絡するために神経伝達化学物質が放出される特殊な構造であるシナプスを含む。末梢神経系の多数のニューロンの軸索は、シュワン細胞として知られている一種のグリア細胞によって形成されるミエリンで覆われている。ミエリン形成シュワン細胞（ｍｙｅｌｉｎａｔｉｎｇ Ｓｃｈｗａｎｎ ｃｅｌｌｓ）は、ランビエ絞輪と呼ばれる規則的に離間された節において相対的に被覆されていない軸索鞘を残して、軸索の周りに巻き付いている。軸索のミエリン形成は、跳躍（ｓａｌｔａｔｉｏｎ）と呼ばれる電気インパルス伝播の特に急速なモードを可能にする。

いくつかの実施形態において、本開示の治療装置は、腎神経線維１４ｂに対して、一時的かつ可逆的な損傷をもたらす除神経治療を与えるように実施され得る。他の実施形態では、本開示の治療装置は、腎神経線維１４ｂに対して、治療が適時に終了される場合には可逆的であり得るより重度の損傷をもたらす除神経治療を与えるように実施され得る。好ましい実施形態において、本開示の治療装置は、腎神経線維１４ｂに対して、腎交感神経活性の恒久的停止を生じる重度かつ不可逆的な損傷をもたらす除神経治療を与えるように実施され得る。例えば、治療装置は、神経線維１４ｂの神経内膜管を物理的に分離するのに十分な程度に神経線維組織（ｎｅｒｖｅ ｆｉｂｅｒ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）を破壊する除神経治療を与えるように実施され得る。前記治療は再生および再神経支配プロセスを妨げることができる。

例として、当業において知られているようにセドンの分類によれば、本開示の治療装置は、一過性神経不働化（ｎｅｒｕａｐｒａｘｉａ）に相応する腎神経線維１４ｂに損傷を与えることにより、腎神経線維１４ｂに沿った神経インパルスの伝導を中断する除神経治療を与えるように実施されてもよい。一過性神経不働化（Ｎｅｕｒａｐｒａｘｉａ）とは、神経線維１４ｂまたはその鞘の破壊がない神経損傷を表す。この場合、神経線維を下る神経インパルスの伝導に中断が生じ、ワラー変性は起こらないので、真の新生（ｔｒｕｅ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）を有することなく、数時間から数カ月の内に回復が起こる。ワラー変性とは、ニューロンの細胞核から分離された軸索の部分が退化するプロセスを指す。このプロセスもまた順行性変性として知られている。一過性神経不働化は、本開示の実施形態に従った治療装置の使用によって腎神経線維１４ｂに与えられ得る神経損傷の最も軽度の形態である。

治療装置は、軸索断裂に相応する腎神経線維への損傷を与えることにより、腎神経線維１４ｂに沿った神経インパルスの伝導を中断するように実施されてもよい。軸索断裂は、神経線維の軸索およびミエリンのその被覆の相対的な連続性の喪失を含むが、神経線維の結合組織のフレームワークの保存を伴う。この場合、神経線維１４ｂの被包支持組織（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔ ｔｉｓｓｕｅ）１４ｃは保たれている。軸索の連続性が失われるので、ワラー変性が起こる。軸索断裂からの回復は軸索の再生を通じてのみ起こり、そのプロセスは数週間または数か月のオーダーの時間を必要とする。電気的に、神経線維１４ｂは急速で完全な変性を示す。神経内管（ｅｎｄｏｎｅｕｒａｌ ｔｕｂｅｓ）が損傷を受けていない限り、再生および再神経支配が起こり得る。

治療装置は、神経断裂に相応する腎神経線維１４ｂへの損傷を与えることにより、腎神経線維１４ｂに沿った神経インパルスの伝導を中断するように実施されてもよい。セドンの分類による神経断裂は、スキーム中で最も重度の神経損傷である。この種の損傷では、神経線維１４ｂおよび髄鞘の双方が分断される。部分的な回復は起こり得るが、完全な回復は可能ではない。神経断裂は、軸索および被包結合組織１４ｃの連続性の喪失を伴い、腎神経線維１４ｂの場合には、自律神経機能の完全な喪失を生じる。神経線維１４ｂが完全に分断されている場合には、軸索の再生は近位断端において神経腫を形成させる。

当業において知られているように、サンダーランド系を参照することより、神経断裂神経損傷のより階層化された分類が見られ得る。サンダーランド系は５つの神経損傷の程度を定義している。それらの最初の２つは、セドンの分類の一過性神経不働化およびアクソノトメーシスに密接に対応する。後の３つのサンダーランド系の分類は異なる段の神経断裂神経損傷を記述している。

サンダーランド系における神経損傷の第１度および第２度は、セドンの一過性神経不働化および軸索断裂にそれぞれ類似している。サンダーランド系による第３度の神経損傷は、神経上膜および神経周膜は無傷のまま、神経内膜の破壊を伴う。回復は、束内線維形成の程度に応じて、不十分から完全まで及び得る。第４度の神経損傷は、神経鞘は無傷のまま、すべての神経および支持要素の中断を伴う。神経は通常拡張される。第５度の神経損傷は、連続性の喪失を有する神経線維１４ｂの完全な離断を伴う。

図４は、患者の腎動脈のような身体の標的血管の管腔内に配置するために構成された治療カテーテル１００を備える本開示の実施形態を示している。図４に示した治療カテーテル１００は、治療カテーテル１００のシャフト１０２の先端に提供された治療装置１０４を備える。治療装置１０４は、拡張可能なハウジング１２１によって支持され、標的血管隣接して位置する標的組織にアブレーション用電気エネルギー（例えばＲＦエネルギーまたは高周波ＡＣエネルギーの他の形態）を与えるように構成された多数の電極１０８を備える。治療装置１０４は、電極１０８、および所望によりハウジング１２１の壁の他の部分の各々を冷却するように構成された冷却装置１０６をさらに備える。

アブレーション中に、電極１０８は、定常状態アブレーション加熱が始まる位置が、電極−組織界面から、前記界面から所定距離だけ離れた位置に移動するように、冷却装置１０６によって冷却される。定常アブレーション加熱が始まる位置を電極−組織界面から離れて移動させることは、介入している標的血管壁組織を熱的に保護しながら、標的組織の有効なアブレーションを提供する。

図４にさらに示すように、治療装置１０４はシャフト１０２の長さに沿って延びる管腔配列１０３に流体が流れるように結合され、かつ、電気的に結合されている。管腔配列１０３は、導電体配列と、加圧可能な管腔配列と、ガイドワイヤ１１０を受容するように寸法が設定されたガイドワイヤ管腔１０１とを備える。ガイドワイヤ１１０は、臨床医によって、患者の静脈または動脈系にアクセスし、患者の腎動脈のような標的血管の位置を確認するために用いられ、その標的血管の管腔に治療装置１０４を進められ得る。シャフト１０２の基端は、管腔配列１０３を介して、外部制御系に流体が流れるように結合され、かつ、電気的に結合されている。管腔配列１０３の実施形態は図１１を参照して以下に記載される。

図４に示す実施形態において、管腔配列１０３は供給管腔１１８を備え、該供給管腔を通って、熱伝導流体がシャフト１０２の基端に結合された外部供給源から治療装置１０４に供給される。管腔配列１０３はまた帰還管腔１１９も備え、該帰還管腔を介して、使用済みの熱伝導流体がシャフト１０２の基端に戻される。例えばいくつかの実施形態によれば、冷却装置１０６としては、相転移冷凍機構（ｐｈａｓｅ−ｃｈａｎｇｅ ｃｒｙｏｔｈｅｒｍａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）、冷却液によるより簡単な熱交換器系、または固体熱電冷却デバイスが挙げられる。用いられる特定の冷却装置によって、供給管腔および帰還管腔１１８，１１９の一方または双方が必要とされてもよいし、必要とされなくてもよい。本開示の実施形態での使用に適合することができる様々な冷却要素および支持体、接続部、および制御装置、並びに方法論は、所有者が共通する２０１１年６月１０日出願の米国特許第７，２３８，１８４号および米国特許出願第１３／１５７，８４４号に開示されている。前記特許文献は、参照によって本願に援用される。

様々な実施形態によれば、電極１０８は、外部冷却剤供給源によって供給され、シャフト１０２の管腔配列１０３を通じて輸送される熱伝導流体を用いて冷却される。例えば、低温塩水または低温塩水・エタノール混合物、フレオンまたは他のフルオロカーボン冷媒、一酸化二窒素、液体窒素および液体二酸化炭素を含む様々な熱伝導流体が用いられ得る。治療ユニット１０４の冷却装置１０６は、それらを通って熱伝導流体が通過する管（例えば凍結探針）、管腔、マニホルド、および／またはバルーン配列を備え得る。冷却装置１０６は、拡張可能なハウジング１２１と一体であってもよいし、または前記ハウジングから独立していてもよい。いくつかの形態において、冷却装置１０６は電極１０８が取り付けられる位置を含むハウジング壁の実質的な部分を冷却するように構成され得る。他の構成では、冷却装置１０６は、電極１０８が取り付けられるハウジング壁のそれらの部分のみを冷却するように構成されていてもよい。

様々な実施形態によれば、電極１０８はハウジング１２１内の導電性熱伝導流体（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｌｕｉｄ）によってエネルギーを与えられる。導電体はシャフト１０２の管腔配列に沿って延び、導電性流体と電気的に導通している（ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）。いくつかの形態において、前記導電体は、ハウジング１２１内のシャフト１０２上に配置された電極１１２に電気的に接続されている。高周波ＡＣ電力は、導電体、電極１１２、およびハウジング１２１内の導電性流体を介して、ハウジング１２１によって支持された電極１０８に伝えられる。様々な実施形態は、２０１０年１１月９日出願の米国仮出願番号第６１／４１１，７９５号および２０１０年７月３０日出願の同第６１／３６９，４４２号に対して優先権を主張する、所有者が共通する２０１１年７月２２日出願の米国出願第１３／１８８，６７７号に開示されている装置の選択された構造、電気特徴的、熱的特徴、および制御特徴を組み込み得る。上記の各特許文献は参照によって本願に援用される。他の実施形態において、電極１０８は、各電極１０８をシャフト１０２の導体配列に接続する導電体によってエネルギーを与えられる。電極１０８は、外部制御系に対して、個々にまたは直列に接続され得る。

いくつかの実施形態において、熱伝導流体は、供給管腔１１８を介して冷却装置１０６（例えば冷凍バルーン）の内部に放出されると、治療ユニット１０４を包囲する組織から気化潜熱を吸収することにより、さらに気化した気体が冷却装置１０６の内部の低圧領域に進入する際における前記気体の冷却（ジュール−トムソン効果）により、ハウジング１２１および電極１０８の各々の一部またはすべてを冷却する相転移を受ける。相転移およびジュール−トムプソン効果の結果として、熱はハウジング１２１の周囲から抽出され、それにより、脈管壁組織に接している少なくとも電極１０８（所望によりハウジング壁の他の部分）を冷却する。冷却が電極１０８に限定される形態では、熱伝導流体を電極１０８間で輸送するために、ハウジング１２１またはハウジング壁内にマニホルドが実装され得る。冷却装置１０６の内部に放出された気体は、シャフト１０２の帰還管腔１１９を介して排出され得る。冷却装置１０６の内部の圧力は、熱伝導流体が送達される速度および排出気体が抜き出される速度の一方または双方の調節により制御され得る。熱伝導流体を輸送する管腔配列１０３の管腔１１８，１１９は、好ましくは、選択された熱伝導流体に適した適当な熱的特性および機械的特性を有する断熱材で内側を覆われるか、または他の場合には前記断熱材を組み込んでいる。

本発明の実施形態は下記の所有者が共通する米国特許および公開特許出願、すなわち、米国特許公開第２００９／０２９９３５６号、２００９／０２９９３５５号、２００９／０２８７２０２号、２００９／０２８１５３３号、同第２００９／０２０９９５１号、同第２００９／０２０９９４９号、同第２００９／０１７１３３３号、同第２００８／０３１２６４４号、同第２００８／０２０８１８２号、同第２００８／００５８７９１、同第２００５／０１９７６６８号、並びに米国特許第５８６８７３５号、同第６２９０６９６号、同第６６４８８７８号、同第６６６６８５８号、同第６７０９４３１号、同第６９２９６３９号、同第６９８９００９号、同第７０２２１２０号、同第７１０１３６８号、同第７１７２５８９号、同第７１８９２２７号および７２２０２５７号において開示されている装置の選択されたバルーン、カテーテル、管腔、制御、および他の特徴を組み込み得る。前記特許文献は、参照によって本願に援用される。本発明の実施形態は、米国特許第６３５５０２９号、同第６４２８５３４号、同第６４３２１０２号、同第６４６８２９７号、同第６５１４２４５号、同第６６０２２４６号、同第６６４８８７９号、同第６７８６９００号、同第６７８６９０１号、同第６８１１５５０号、同第６９０８４６２号、同第６９７２０１５号および同第７０８１１１２号に開示された装置の選択されたバルーン、カテーテル、および他の特徴を組み込み得る。前記特許文献は、参照によって本願に援用される。

様々な実施形態において、冷却装置１０６は、電極１０８において、またはその電極の近くで、ハウジング１２１の壁に熱的に接続し、かつ、低体温モードで作動するように構成された１つ以上の熱電素子を備え得る。前記熱電素子は、好ましくは、ペルチェ素子のような固体熱電素子を含む。本発明の実施形態での使用に適合され得る様々なペルチェ効果素子および支持体、接続部、および制御配列、並びに方法論は、所有者が共通する米国特許第７，２３８，１８４号に開示されている。前記文献は参照によって本願に援用される。

いくつかの実施形態において、例えば、拡張可能なハウジング１２１は、管腔配列１０３に流体が流れるように結合され、小さな外形の導入形態とより大きな外形の展開形態との間で変形可能であるバルーンを備えるか、またはそのようなバルーンとして構成される。ハウジング１２１は、典型的にはポリマー材料から構成され、好ましくは、平均的な患者の腎動脈のような標的血管内に適合するような寸法の直径を有する。患者の所与の集団に適当な特定のハウジング形態および寸法をそれぞれ有する、アブレーションカテーテル１００の様々なモデルが構成され得ることが理解される。いくつかの実施形態において、ハウジング１２１は、加圧可能なバルーンまたは機械的に拡張可能な配列（例えば拡張可能−折り畳み可能メッシュ構造）のような拡張可能要素を備え得る。そのような拡張可能要素をハウジング１２１の構成に使用することにより、様々な解剖学的構造を有する患者の集団に対して共通のハウジング設計の使用が可能となる。加圧可能なバルーンがハウジング１２１の構成に用いられる様々な実施形態によれば、熱伝導流体はバルーンの加圧、脈管組織および電極１０８の冷却に用いられ得る。

バルーン１２１は、その展開形態にある場合、標的血管の内壁と接触するように構成された壁を備える。多数のアブレーション電極１０８はバルーン壁によって支持されており、好ましくは所定のパターンに構成されている。電極１０８は、例えば、１つ以上の周方向パターンを形成するように構成され得る。さらなる例として、電極１０８は螺旋または渦巻きパターンを形成するように構成されてもよい。アブレーション電極１０８は、バルーン１２１がその展開形態にある場合に、標的血管に隣接して位置する標的組織をアブレートするのに十分な電気エネルギーを与えるように構成されている。冷却装置１０６のすべてまたは少なくとも一部はバルーン１２１によって包囲されている。

先に検討したように、冷却装置１０６は、定常状態のアブレーション加熱が始まる位置が内部脈管壁における電極−組織界面から、前記界面から所定距離だけ離れた位置に移動するように、アブレーション中に少なくとも電極１０８を冷却するように構成されている。いくつかの実施形態において、冷却装置は、定常状態のアブレーション加熱が電極１０８から（電極−組織界面から離れて標的組織に向かって）約０．５ｍｍ〜約１ｍｍの距離において始まるように、電極１０８を冷却するように構成されている。他の実施形態において、定常状態のアブレーション加熱が始まる位置は、電極−組織界面から約１ｍｍの距離に移動される。

図５に示すように、１つ以上の温度センサー１１５は、電極１０８および／または標的血管壁における、またはそれらの近くにおける温度感知を提供するために、治療装置１０４上に位置し得る。図５に示す実施形態において、電極１０８の各々は、対応する温度センサー１１５と共にハウジング１２１の壁に取り付けられている。いくつかの形態において、電極１０８は対応する温度センサー１１５と直接接触するように取り付けられ得る。そのような形態において、各電極１０８の温度は個々に監視することができ、また、各電極１０８から与えられるエネルギーは個々に制御することができる。いくつかの実施形態では、電極１０８を共通導体に対して直列に接続することが望ましいことがあるが、電極１０８のうちの少なくともいくつかとの個別の接続を提供して、電極１０８の選択的な電圧印加を可能することがより望ましい場合がある。

図５に示す実施形態をさらに参照すると、治療ユニット１０４は、治療ユニット１０４が展開される標的血管を通過する血液によってハウジング壁および電極１０８を冷却する冷却装置１０６を組み込んでいる。図５に示す実施形態は、ハウジング１２１の長手方向部分を介して延びる冷却チャネル１５０を備える。冷却チャネル１５０は、標的血管を通って流れる血液を冷却チャネル１５０へ迂回させるように構成された入口１５２を備える。冷却チャネル１５０は、温められた血液がそこを通って標的血管へ戻る出口１５４を備える。図５に示す実施形態の断面図は、単一の冷却チャネル１５０を示しているが、２本以上（例えば２〜６本）の冷却チャネル１５０がハウジング１２１に組み込まれてもよいことが理解される。

図６は、腎動脈１２の管腔内に配置されたアブレーションカテーテル１００の治療ユニット１０４の一部をその展開形態において示している。より具体的には、図６は、バルーン１２１の壁１２１ａによって支持されたアブレーション電極１０８を示している。いくつかの実施形態によれば、導電体１１７は電極１０８に接続され、バルーン壁１２１ａ内に、またはそのバルーン壁１２１ａに沿って延びている。導体１１７はシャフト１０２の長さに沿って延び、アブレーションカテーテル１００の基端の連結器（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）で終了する。導電体１１７は、これに代わって、バルーン１２１の内部または外部に沿って提供される内部または外部管腔内に配置されてもよい。他の実施形態において、導電体１１７は、電極１０８における以外のバルーン内の位置で終了する。例えば、先に図４の実施形態に関して検討したように、電極はバルーン構造のシャフト上に位置し、かつ、カテーテルのシャフトの長さに沿って延びる導電体１１７に接続され得る。高周波交流電流は、バルーン１２１内の導電性熱伝導流体を介して、シャフト電極から電極１０８へ伝導される。

電極１０８はバルーン壁１２１ａの外面に取り付けられて示されている。図６に示した実施形態では、熱導体１６０はバルーン壁１２１ａに固着され、電極１０８のバルーン壁１２１ａへの取り付けを容易にするベース構造体として機能し得る。熱導体１６０は、好ましくは、冷却媒体１０７と電極１０８との間における熱エネルギーの移動を高める。熱導体１６０はバルーン壁１２１ａの厚さを介して延びて示されているが、熱導体１６０は、バルーン内部１２３に延びるか、またはバルーン壁１２１ａ内に部分的にのみ延び得る。熱導体１６０は、熱導体１６０の柔軟性を与えるポリマーおよび導電材料のマトリックスを用いて製造され得る。

図６の実施形態においてさらに示されるように、電極１０８は、バルーン１２１がその加圧された展開形態にある場合に、腎動脈壁１５の一部を圧迫するように機能する組織接触面を画定する隆起部１０９を備える。電極１０８の隆起部１０９は連続湾曲形状を有することが示されている。加圧されたバルーン１２１は、電極１０８の隆起部１０９を腎動脈壁１５に対して押し付けることにより、電極の隆起部１０９を取り巻く圧迫領域Ｒｃとして示されている腎動脈壁１５の一部を圧迫する。

電極隆起部１０９を用いて腎動脈壁１５を圧迫することは、電極１０８の領域の腎動脈壁部分１５ａの幅を低減し、電極１０８と標的組織（例えば血管周囲腎神経３７）との間の距離を短縮する。腎動脈１２に隣接する電極１０８と血管周囲腎神経３７との間の距離の有効な短縮は、電気エネルギーが通過しなければならない組織の量が減少するため、血管周囲腎神経組織をアブレートするために必要とされる電気エネルギーの量の低減を容易にすることができる。標的組織をアブレートするために必要とされる電気エネルギーの量の低減は、アブレーション中に生じる熱の総量の減少を生じ、対象とされていない組織への熱損傷の危険性の低減をもたらす。

腎動脈壁１５内に生じた総熱量の有意な減少は、アブレーション中に電極１０８を冷却することにより実現される。先に検討したように、本願において有利に検討されたタイプの冷却装置を用いて電極１０８を冷却することは、定常状態のアブレーション加熱が始まる位置を所定距離だけ外側に離れて（すなわち、電極隆起部１０９と隣接する腎動脈壁組織との間に画定された組織−電極界面から、血管周囲腎神経組織の方向に、所定距離だけ離れて）移動する。

この移動の大きさは、とりわけ、電極１０８に与えられる電力の量、電極隆起部１０９の形状、サイズおよび材料、冷却中の電極１０８の温度、腎動脈壁厚、腎動脈壁圧迫の量、および腎動脈および近隣の組織の他の特性を含む、多くの因子によって影響を受け得る。一般に、この移動の大きさは約０．５ｍｍ〜約１ｍｍにわたり得る。定常状態の加熱の開始が電極−組織界面から約０．５ｍｍ移動されると、動脈壁への熱損傷においてかなりの低減が実現可能であり、動脈壁損傷におけるさらなる低減は約１ｍｍの移動が達成されるまで実現される。動脈解剖学的構造は個々の患者毎に異なるので、約０．５ｍｍ〜約１ｍｍの範囲は、ほとんどの患者について動脈壁への熱損傷の有用な低減が達成され得る推定範囲であることが理解される。この範囲は、一部の患者については、例えば、約＋／−０．１ｍｍ、＋／−０．２ｍｍ、または＋／−０．３ｍｍ（範囲の一方または双方の極値について）だけ大きくてもよいし、または小さくてもよい。質的には、この移動の大きさは、好ましくは、標的組織は効果的にアブレートされ、一方、標的とされていない組織は許容可能なレベルの熱損傷を受ける（例えば、恒久的な熱損傷はほとんどないか、または全くない）ようなものである。

図７は、その展開形態において腎動脈１２の管腔内に配置されたアブレーションカテーテル１００の治療ユニット１０４の一部を示している。図７に示す治療ユニット１０４は、図６に示したそれにほとんどの点において類似しているが、アブレーション電極１０８の隆起部１０９の形状の点において異なる。図６の実施形態の電極１０８の隆起部１０９は連続湾曲形状を有するが、図７の実施形態の電極１０８の隆起部１０９は複合湾曲形状を有する。図７の電極の隆起部１０９のプロファイルは、電極１０８の下方部は電極１０８の上方部のそれに対してより緩やかな傾きを有するように不連続性を有する。電極１０８の上方部のより小さな曲率半径は、連続湾曲形状を有する電極１０８と比較した場合に、電極１０８の頂点（ｔｉｐ）において、より大きな圧迫力を集中させるように機能する。図７の隆起部１０９は、電極１０８に接触した腎動脈壁部分１５ａの圧迫を増大させて、電極１０８と腎動脈１２に隣接して位置する標的組織（血管周囲腎神経３７）との間の分離距離のさらなる低減をもたらす。

いくつかの実施形態では、電極１０８が治療ユニット１０４のハウジング１２１の外面と同一平面上にあり得るか、またはほとんど同一平面上にあり得ることが理解される。隆起部１０９を有する冷却された電極１０８に関して本願において記載した特質の多くは、同一平面またはほぼ同一平面に取り付けられたアブレーション電極１０８を用いる場合に実現され得るが、ある程度の利点の低減を伴う。

図８〜図１０は、本開示の様々な実施形態に従ったバルーン１２１に組み込まれた異なる冷却配列を備えるアブレーションカテーテル１００の治療ユニット１０４の一部を示している。図８は、脈管を通過する血液が治療ユニット１０４内における冷却に用いられる実施形態を示している（例えば図５の実施形態を参照）。図８の断面図は、治療ユニット１０４のバルーン１２１の壁１２１ａによって支持されたアブレーション電極１０８を示している。電極１０８は温度センサー１１５上に取り付けられるか、または他の場合には前記温度センサーに接続される。いくつかの実施形態において、バルーン壁１２１ａの内面は、金属箔層のような材料１８０の熱伝導層によって内側を覆われている。熱伝導層１８０は、脈管を流れる血液１７０からの熱エネルギーの移動を高めるように機能し、それにより電極１０８の冷却を高める。温度センサー１１５の構成および材料は、電極１０８と血液１７０との間の熱エネルギー移動も高めるように選択され得ることが注目される。例えば、温度センサー１１５はヒートシンクとして構成されてもよい。電気的絶縁体１６２は熱伝導電層１８０から電極１０８を電気的に絶縁させるために用いられ得る。

図９は、冷却媒体１０７がマニホルド１１１を介してバルーン１２１に供給される実施形態を示している。図９に示す実施形態は本質的に図８に示したそれと同じであるが、冷却装置の形態の点が異なる。図９において、マニホルド１１１は、バルーン１２１内の冷却媒体１０７を、冷却装置の形態（例えば相転移または熱交換冷却装置）によって、気体または液体のいずれかとして散布する。先に検討したように、マニホルド１１１は、バルーン壁１２１ａのすべてもしくは大部分に対して、または電極１０８が取り付けられているそれらの一部のみに対して、冷却媒体１０７を散布させるように構成され得る。その場合には、導電性金属層１８０は除外されるか、または電極１８０に隣接するバルーン壁領域に限定され得る。

図１０は、熱電冷却デバイス１９０が冷却装置に組み込まれる実施形態を示している。図１０に示すように、１台以上の熱電冷却デバイス１９０はバルーン壁１２１ａの内面に結合される。熱電冷却デバイス１９０は、例えば、バルーン壁１２１ａに沿った熱エネルギーの側方伝導を提供する熱伝導層１８０に取り付けることができる。いくつかの形態において、伝導性金属材料のパッチ１８０は、個別電極１８０の下、または電極１８０の小集団の下において、バルーン壁１２１ａの内面に固着され得る。熱電冷却デバイス１９０は、伝導性金属材料パッチ１８０の各々に固着され得る。熱電冷却デバイス１９０は、好ましくは、アブレーション中に個々に制御され、各電極１０８における温度の高められた制御を可能にする。治療ユニット１０４は、１つ以上の本願に記載されたタイプの冷却装置を組み込むことができ、冷却配列は所与の治療ユニット１０４の適用に基づいて変更されてもよいことが理解される。

次に図１１を参照すると、様々な実施形態に従った交感神経性腎神経活性に影響を及ぼす組織をアブレートするためのシステム３００が示されている。図１１に示すシステム３００は、患者の腎動脈１２内に展開された治療カテーテル１００の先端に設けられた治療装置１０４を備える。治療カテーテル１００は、管腔配列１０３が設けられた可撓性シャフト１０２を備える。シャフト１０２は、好ましくは、経皮的アクセス位置１２９から患者の腎動脈１２に到達するのに十分な長さを有する。腎動脈１２への治療装置１０４の送達を容易にするために外部シース１０５を用いることが望ましいことがある。カテーテルシャフト１０２は、大動脈２０から腎動脈１２内への９０°に近い湾曲部の操縦を容易にする先端ヒンジ３５６を備え得る。

治療装置１０４は、先に記載したタイプの電極配列および冷却装置を備える。電極配列は外部高周波（ＲＦ）発生器３２０に電気的に接続されている。電源制御装置３２２およびタイミング制御３２４は、治療ユニット１０４からの電気エネルギー送達の自動または半自動制御を提供する。治療装置１０４の冷却装置は冷却剤供給源３４０に流体が流れるように結合されて示されている。温度調節器３２４は、好ましくは、治療装置１０４に設けられた１つ以上の温度センサーに接続されている。温度調節器３２４は、アブレーション電極１０８に与えられる電力および治療装置１０４の冷却装置に／から送達および／または除去される熱伝導流体を（システム３００のプロセッサを介して自動的に、または半自動的に）調節するために高周波電源３２０および冷却剤によって用いられる温度信号を発生する。

ポンプシステム３４１は冷却剤供給源３４０に接続されて示されている。ポンプシステム３４１は、例えば、低温塩水または低温塩水・エタノール混合物、フレオンまたは他のフルオロカーボン冷媒、一酸化二窒素、液体窒素および液体二酸化炭素を含む様々な寒剤を貯蔵するように構成され得る流体貯蔵器システムに接続される。

本願において開示された様々な実施形態は、一般に、高血圧の制御のために血管周囲腎神経のアブレーションの情況において記載されている。しかしながら、本開示の実施形態は、他の動脈、静脈および脈管構造（例えば心臓および泌尿器の脈管構造および脈管）、および様々な器官（例えばＢＰＨアブレーションについての前立腺）を含む身体の他の組織を含む身体の他の脈管の内部からのアブレーションを実施するような他の情況における適用可能性を有することが理解される。

様々な実施形態の多数の特性が前述の説明において様々な実施形態の構造および機能の詳細と共に述べられており、この詳細な説明は例示に過ぎず、詳細において、特に様々な実施形態によって図示された部分の構造および配列の点において、添付された特許請求の範囲が表現される用語の広い一般的な意味によって示される最大限の範囲まで、変更がなされてもよいことが理解されるべきである。

Claims (15)

1. 可撓性シャフトを備えたカテーテル装置と、
   前記シャフトの先端に配置され、かつ、身体の標的血管内で展開するように構成可能であるバルーンと、
   前記バルーンの壁によって支持された複数のアブレーション電極であって、前記アブレーション電極は、前記バルーンが展開形態にある場合に、標的血管の壁に近接した標的組織をアブレートするのに十分な電気エネルギーを与えるように構成されている、アブレーション電極と、
   前記バルーンによって少なくとも部分的に包囲され、かつ、定常状態のアブレーション加熱が始まる位置が、標的血管壁における電極−組織界面から、前記界面から所定距離だけ離れた位置に移動するように、アブレーション中に少なくとも前記電極を冷却するように構成されている冷却装置と、を備える装置。
2. 前記冷却装置は、定常状態のアブレーション加熱が電極から少なくとも約０．５ｍｍ離れた距離において始まるように、前記電極を冷却するように構成されている、請求項１に記載の装置。
3. 前記冷却装置は、定常状態のアブレーション加熱が電極から少なくとも約０．５ｍｍ〜約１ｍｍ離れた距離において始まるように、前記電極を冷却するように構成されている、請求項１に記載の装置。
4. 前記電極は、らせんパターンまたは１つ以上の周方向パターンを画定するようにバルーン壁上に構成されている、請求項１に記載の装置。
5. 前記アブレーション電極の各々は、腎動脈壁の一部を圧迫し、かつ、圧迫された腎動脈壁部分を介して電気エネルギーを与えるように機能する組織接触面を画定する隆起部を備える、請求項１に記載の装置。
6. 前記電極の各々は連続湾曲形状または複合湾曲形状を有する、請求項１に記載の装置。
7. 前記電極は前記シャフトに沿って延びる導電体配列に接続されている、請求項１に記載の装置。
8. 前記電極は前記バルーン内の導電性流体と、前記シャフトに沿って延び、かつ、前記導電性流体と電気的に導通している導電体とによってエネルギーを与えられる、請求項１に記載の装置。
9. 前記冷却装置は、
   液体冷却媒体を受容し、冷凍相転移から生じる使用済み気体を排出するように構成された相転移冷凍装置、
   冷却された液体冷却媒体を受容し、使用済み液体冷却媒体を排出するように構成された熱交換装置、および
   １つ以上の固体熱電冷却デバイスのいずれかを備える、請求項１に記載の装置。
10. バルーン壁によって支持され、かつ、アブレーション中に腎動脈壁における温度または腎動脈に近接した温度を感知するように構成された１つ以上の温度センサーを備える、請求項１に記載の装置。
11. 前記電極に隣接するバルーンの内壁の少なくとも一部は、アブレーション中に冷却装置と電極との間における熱エネルギー移動を高めるように構成された熱伝導性材料の層を備える、請求項１に記載の装置。
12. 前記管腔配列は、ガイドワイヤを受容するような寸法に形成されたガイド管腔を備える、請求項１に記載の装置。
13. 前記カテーテル装置の基端に接続された外部システムを備え、前記システムは、前記電極に与えられる電力および前記冷却装置に送達される冷却剤を制御するように構成されている、請求項１に記載の装置。
14. 前記シャフトは、経皮的アクセス位置に関して、患者の腎動脈にアクセスするのに十分な長さを有し、かつ、
    前記冷却装置は、定常状態のアブレーション加熱が始まる位置が、腎動脈壁における電極−組織界面から、前記界面から所定距離だけ離れた位置に移動するように、前記電極に隣接する血管周囲腎神経のアブレーション中に少なくとも前記電極を冷却するように構成されている、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の装置。
15. 前記シャフトは基端、先端、長さ、および前記基端と先端との間に延びる管腔配列を有し、前記シャフトの長さは、経皮的アクセス位置に対して、患者の腎動脈にアクセスするのに十分であり、
    前記バルーンは、腎動脈内において展開するための寸法に形成されており、かつ、小さな外形の導入形態と、より大きな外形の展開形態との間で変形可能であり、前記バルーンは前記管腔配列に流体が流れるように結合されており、かつ、展開形態にある場合に、腎動脈の壁と接触するように構成された壁を備え、
    前記複数のアブレーション電極は、前記バルーンが展開形態にある場合に、腎動脈に隣接する血管周囲腎神経をアブレートするのに十分な電気エネルギーを与えるように構成されており、
    前記冷却装置は、定常状態のアブレーション加熱が始まる位置が、腎動脈壁における電極−組織界面から、前記界面から所定距離だけ離れた位置に移動するように、アブレーション中に少なくとも前記電極を冷却するように構成されている、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の装置。