JP2017536891A - 視覚化カテーテル - Google Patents

Abstract

【課題】 アブレーションマッピングおよびアブレーション処置の方法およびシステムを提供する。【解決手段】 いくつかの態様では、焼灼された組織を視覚化するカテーテルは、カテーテル本体と、カテーテル本体の遠位端を越えて延設されたサポートアセンブリであって、その内部を通る内腔を有するサポートアセンブリと、近位端および遠位端を有するバルーンとを含む。バルーンの近位端は、カテーテル本体に取り付けられ、バルーンの遠位端は、サポートアセンブリに取り付けられている。バルーンは、遠位端においてサポートアセンブリの内腔と位置合わせされた開口を有して、カテーテル本体からバルーンの外部への連続する通路を提供する。【選択図】 図４

Description

［関連出願］
本出願は、２０１５年１１月２５日に出願された米国特許出願第１４／９５２，０４８号および２０１４年１１月２５日に出願された米国仮出願第６２／０８４，１７４号の利益および優先権を主張し、それらの全体は参照することにより本明細書に組み込まれる。

［技術分野］
本開示は、概して、視覚化カテーテルおよびシステムに関する。

心房細動（ＡＦ）は、世界で最も一般的な持続性不整脈であり、現在、何百万人もの人々に影響を与えている。米国では、ＡＦは２０５０年までに１０００万人に影響を及ぼすと予測されている。ＡＦは、高い死亡率、罹患率、生活の質の低下を伴い、また脳卒中の独立した危険因子である。ＡＦ発症による実質的な生涯リスクは、この病気の公衆衛生上の負担を強調しており、米国だけでも年間治療コストは７０億ドルを超える。

ＡＦ患者の症状のエピソードのほとんどは、肺静脈（ＰＶ）内へ延びる筋肉スリーブ内で発生した局所的な電気的活動によって引き起こされることが知られている。心房細動は、上大静脈内または他の心房組織の、つまり心臓の伝導系内における他の心臓組織の局所的活動によっても引き起こされ得る。これらの局所的トリガーは興奮回帰性電気活動（またはロータ）により駆動される心房頻拍を起こすこともあり、その後心房細動に特徴的な多数の電気小波に断片化することがある。さらに、ＡＦが持続すると心臓細胞膜に機能変化を引き起こす可能性があり、この変化は心房細動をさらに持続させる。

高周波アブレーション（ＲＦＡ）、レーザーアブレーションおよび凍結アブレーションは、心房細動を治療するために医師が使用するカテーテルベースのマッピングおよびアブレーションシステムの最も一般的な技術である。医師は、カテーテルを用いてエネルギーを送り、局所的なトリガーを破壊するか、またはトリガーを心臓の残りの伝導系から遮断する電気的ブロックラインを形成する。後者の技術は、肺静脈隔離術（ＰＶＩ）と呼ばれて一般に使用されている。しかし、ＡＦアブレーション処置の成功率は、術後１年での再発率の推定値が３０％〜５０％と高く、比較的停滞したままである。

したがって、心臓マッピングおよびアブレーション処置に用いられるカテーテルであって、アブレーション処置を簡素化し、成功率を改善するカテーテルが必要とされている。

アブレーションマッピングおよびアブレーション処置の方法およびシステムを提供する。いくつかの態様では、焼灼された組織を視覚化（可視化）するカテーテルを提供し、このカテーテルは、カテーテル本体と、カテーテル本体の遠位端を越えて延設されたサポートアセンブリであって、その内部を通る内腔を有するサポートアセンブリと、近位端および遠位端を有するバルーンとを含む。バルーンの近位端は、カテーテル本体に取り付けられ、バルーンの遠位端は、サポートアセンブリに取り付けられている。バルーンは、遠位端においてサポートアセンブリの内腔と位置合わせされた開口を有して、カテーテル本体からバルーンの外部への連続する通路を提供する。

いくつかの実施形態では、焼灼された組織を視覚化するシステムを提供する。このシステムは、カテーテルを含み、これは、カテーテル本体と、カテーテル本体の遠位端を越えて延設されたサポートアセンブリであって、その内部を通る内腔を有するサポートアセンブリと、近位端および遠位端を有するバルーンとを含んで構成される。バルーンの近位端は、カテーテル本体に取り付けられ、バルーンの遠位端は、サポートアセンブリに取り付けられている。バルーンは、遠位端においてサポートアセンブリの内腔と位置合わせされた開口を有して、カテーテル本体からバルーンの外部への連続する通路を提供する。

いくつかの態様では、左心房への経中隔アクセスを行う方法を提供する。この方法は、カテーテルを右心房に進める工程を含む。ここで、このカテーテルは、カテーテル本体と、カテーテル本体の遠位端を越えて延設されたサポートアセンブリであって、その内部を通る内腔を有するサポートアセンブリと、近位端および遠位端を有するバルーンであって、バルーンの近位端は、カテーテル本体に取り付けられ、バルーンの遠位端は、サポートアセンブリに取り付けられ、遠位端においてサポートアセンブリの内腔と位置合わせされた開口を有してカテーテル本体からバルーンの外部への連続する通路を提供するバルーンと、カメラとを含んで構成される。この方法は、さらに、穿孔器具をカテーテル本体の内部の通路を通してバルーンの外に到達させる工程と、カメラで視覚化しつつ、穿孔器具を卵円窩に押し付けて左心房へのアクセス孔を形成する工程とを含む。

いくつかの態様では、アブレーションマッピングの方法を提供する。この方法は、アブレーションマッピングを必要とする心臓組織にカテーテルを進める工程を含む。ここで、このカテーテルは、カテーテル本体と、カテーテル本体の遠位端を越えて延設されたサポートアセンブリであって、その内部を通る内腔を有するサポートアセンブリと、近位端および遠位端を有するバルーンであって、バルーンの近位端は、カテーテル本体に取り付けられ、バルーンの遠位端は、サポートアセンブリに取り付けられ、遠位端においてサポートアセンブリの内腔と位置合わせされた開口を有してカテーテル本体からバルーンの外部への連続する通路を提供するバルーンと、カメラとを含んで構成される。この方法は、さらに、心臓組織の領域内の還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（nicotinamide adenine dinucleotide hydrogen；ＮＡＤＨ）を励起させる工程と、心臓組織から反射した光を集めて、集めた光を光検出器に送る工程と、心臓組織の領域を画像化して、心臓組織の当該領域のＮＡＤＨ蛍光を検出する工程と、画像化した被照射心臓組織の表示を生成する工程とを含む。この表示は、焼灼された心臓組織を、非焼灼心臓組織よりも少ない蛍光を有するものとして描出するものである。

以下、ここで開示する実施形態を添付の図面を参照してさらに説明する。複数の図面を通して同様の構造には同一の符号を付した。ここで示した図面は、必ずしも一定の縮尺ではなく、ここで開示する実施形態の原理を示す場合には強調が施されている。

図１は、バルーンカテーテルアセンブリの一実施形態を詳細に示す平面図である。 図２は、図１に示すカテーテルの斜視図であり、内腔およびサポートアセンブリをより明確に示すためにバルーンは一部切除して示した。 図３は、バルーンカテーテルアセンブリの一実施形態を詳細に示す平面図である。 図４は、バルーンカテーテルアセンブリの一実施形態を詳細に示す平面図であり、心臓の中隔穿刺などの特定の処置で使用する伸ばした状態の針を追加して示す。 図５は、図４に示すカテーテルの斜視図であり、内腔および針部品をより明確に示すためにバルーンは一部切除して示した。 図６は、図４および図５に示すカテーテルを詳細に示す平面図であり、針をサポートアセンブリの内腔内に格納した状態で示す。 図７は、図４、図５および図６に示すカテーテルの斜視図であり、心臓の中隔穿刺などの処置においてされるように針がカテーテルアセンブリから完全に取り外された状態を示す。 図８Ａは、本開示のバルーンカテーテルアセンブリの一実施形態を示す。 図８Ｂは、本開示のバルーンカテーテルアセンブリの一実施形態を示す。 図９Ａは、本開示の診断システムの一実施形態を示す。 図９Ｂは、本開示の視覚化システムの一実施形態を示す。 図１０は、本開示の一実施形態による方法のフローチャートである。

上記の図面は、ここで開示する実施形態を示すが、他の実施形態についてもここで述べるように企図されている。本開示は、代表として例示的な実施形態を提示するもので、限定を意図するものではない。当業者であれば、本開示による実施形態の原理の精神および範囲から逸脱することなく、多くの他の変更および他の実施形態を案出することが可能である。

本開示は、概して、還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）蛍光（ｆＮＡＤＨ）を用いて組織を画像化するシステムおよび方法に関する。限定を意図しない例として、本システムおよび方法は、心臓のマッピングおよびアブレーション処置に関して使用することができる。いくつかの実施形態では、本システムは、心房細動（ＡＦ）の治療を補助するために使用することができる。

いくつかの実施形態では、本システムは、バルーン視覚化カテーテルを含む。いくつかの実施形態では、本開示の視覚化カテーテルは、標的領域へのＵＶまたは他の波長範囲での照射を容易にし、蛍光発光による光、またはそのような光の欠如、および／または医師への反射光を捕捉する。いくつかの実施形態では、本開示の視覚化カテーテルのバルーンおよびバルーンサポートアセンブリの形状は、肺静脈口に対して働くように設計される。しかしながら、視覚化カテーテルは、任意の人体構造に対して働くように構成されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、バルーンは、静脈ではなく心房または心室壁に適合する形状に形成される。

視覚化カテーテル１００は、特定の医療用途に応じて様々なデザインを有してもよい。視覚化カテーテル１００は、剛性または可撓性チューブ、手持ち型手術器具、プローブまたは針状の装置を含む任意の機器および器具とすることができる。いくつかの実施形態では、視覚化カテーテル１００は、低侵襲処置用に設計される。視覚化カテーテル１００は、バルーン１０１を操作するための、あるいはバルーン１０１内にまたは治療部位に視覚化カテーテル１００の遠位端を越えてエネルギー、材料または器具を到達させるための１以上の内腔を含んでもよい。視覚化カテーテル１００は、その遠位先端に、方向制御および通常の操作を助けるハンドルを含んでもよい。ハンドルは、視覚化カテーテル１００の１以上の内腔にエネルギー、材料または器具を導入するための、視覚化カテーテル１００の１以上の内腔と連通する１以上の接続部またはポートを含んでもよい。

図１および図２を参照する。いくつかの実施形態では、視覚化カテーテル１００は、１以上の内腔を有する本体１０４を含んでもよい。いくつかの実施形態では、カテーテル本体１０４は、カテーテル１００の１以上の内腔を規定する外側チューブ１０６および内側チューブ１０８を含んでもよい。内側チューブ１０８は、半剛性であって、バルーン１０１が収縮状態にあるときにバルーン１０１の構造を保ちまたはこれを支持する。また、内側チューブ１０８は、多くのカテーテル設計において一般的なガイドワイヤまたは牽引ワイヤのいずれかを収容することで視覚化カテーテル１００のナビゲーションを助けてもよい。

いくつかの実施形態では、本開示の視覚化カテーテル１００は、視覚化カテーテルの遠位領域の周囲に配設されたバルーン１０１を含む。血液は照射波長や蛍光波長を吸収するので、いくつかの実施形態では、バルーン１０１を組織表面から血液を取り除くために用いてもよい。そのため、バルーン１０１を、生体構造内で着座しやすいように膨張可能でまた順応性を有する(compliant）ように構成してもよい。いくつかの実施形態では、バルーン１０１は、不順応性の素材で、しかし所望の生体構造に嵌り得る様々なサイズと形状を有するように形成してもよい。いくつかの実施形態では、バルーン１０１は、低順応性または不順応性を有するように、ポリウレタンなどの、より堅固な素材で製造してもよい。バルーン１０１は、様々な生体構造物に最も適合するような任意の形状としてもよい。いくつかの実施形態では、バルーンは、可視表面領域を増やすために、丸形バルーンとしてもよく、丸形よりも平らなバルーン形状でたとえば「ロリポップ」型または実質的にドーム形、ベル形、円錐形、平鍋形としてもよい。いくつかの実施形態では、窄まった遠位部分が開口内を進んで、またバルーンの広がった近位部分が表面接触を最大化しつつ開口の基部で組織に面し得るようなベル形を、バルーンは有してもよい。いくつかの実施形態では、生体構造に適合し順応性を有するバルーンは、ベル形バルーンデザインを有し、ベル形バルーンの広まった基部またはベル形バルーンの近位端が左心房壁にしっかりと接触しつつ、開口または静脈口にベル形バルーンの一部を収容することができる。

これは、組織に対してバルーンが直交位置にあるときに有用である。加えて、または形状の代わりに、バルーンのサイズを調整して操作性を改善してもよい。いくつかの実施形態では、バルーン１０１は、心房内にＡＦ病変を形成したときなどに、平坦な心房壁構造を十分にシールするように構成してもよい。

また、バルーン１０１は、少なくとも組織（心筋など）の照射および蛍光の一方または両方に関連する波長において光学的に透明な材料で形成してもよい。いくつかの実施形態では、バルーン１０１は、３３０ｎｍ〜３７０ｎｍのＵＶ範囲において光学的に透過性を有してもよい。いくつかの実施形態では、バルーン１０１は、ＵＶ照射については３３０ｎｍから３７０ｎｍまで、蛍光波長については４００ｎｍから５００ｎｍまで、光学的に透明である。バルーン１０１に好適なＵＶ透過性材料には、限定を意図するものではないが、シリコン樹脂またはウレタンが含まれる。

バルーン１０１は、特に導入シース（鞘）内に収めて到達させる場合、治療部位へまたは治療部位からバルーン１０１を誘導（ナビゲーション）するための畳んだまたは収縮した状態から、治療部位における展開または膨張した状態まで動作可能である。バルーン１０１を畳んだ状態から展開状態まで動作させるために、流体をバルーン１０１に加えてもよい。バルーンは、バルーン１０１から流体を取り除くことで展開状態から畳んだ状態に動作させてもよい。バルーン１０１を膨張させるために用いられる媒体も、光学的に透過性を有してもよく、より理想的には、ナビゲーションを行うためにＸ線透視下で不透明としてもよい。好適な膨張媒体には、限定を意図するものではないが、重水素（重水）およびＣＯ₂ が含まれ、これらは両要件を満たす。また、媒体は、窒素や二酸化炭素などの気体でもよく、生理食塩水や脱イオン水などの液体でもよい。

いくつかの実施形態では、バルーン１０１を、サポートアセンブリ１０３により支持してもよい。いくつかの実施形態では、バルーン１０１は、その近位端がカテーテル本体１０４の遠位端に取り付けられ、バルーン１０１の遠位端がサポートアセンブリ１０３の遠位端に取り付けられている。サポートアセンブリ１０３は、固定であってもよいし、格納可能であってもよい。サポートアセンブリ１０３は、バルーン１０１に常に取り付けられていてもよい。いくつかの実施形態では、サポートアセンブリは、バルーン１０１と着脱可能に係合してもよい。いくつかの実施形態では、バルーンは、その内側の表面に、サポートアセンブリ１０３とバルーン１０１の間の着脱可能な係合を容易にするために受け口または同様の構造を含んでもよい。図３に示すように、バルーン１０１を通した視界が改善されるように、サポートアセンブリ１０３を格納してもよい。いくつかの実施形態では、内側チューブ１０８は、外側チューブ１０６よりも長く延設されてサポートアセンブリ１０３を形成する。いくつかの実施形態では、サポートアセンブリ１０３を、内側チューブ１０８とは独立して形成してもよい。いくつかの実施形態では、内側チューブ１０８による支持は、バルーン１０１がつぶれるのを防ぎ、体内へのバルーン１０１の挿入とその後の治療部位へのナビゲーションの両方を助けることができる。加えて、またはこれに代えて、バルーンをガイドカテーテルまたはシースにより支持してもよい。

サポートアセンブリ１０３は、バルーン１０１の材料を傷つけないように設計してもよく、また導入シース内でバルーンがその形状を維持できるような十分な支持を提供するように十分な柱強度を提供するように設計してもよい。仮にバルーン１０１の形状がコントロールされていない場合、バルーンは、バルーン自体が絡まって、シース内で動けなくなることがある。このような状況でバルーン１０１を無理に動かすとバルーンが破けるおそれがある。

サポートアセンブリとバルーンが共存し得るようにするための選択肢は様々に存在する。いくつかの実施形態では、サポートアセンブリ１０３の形状は、バルーンの素材に対して害のないものとしてもよい。サポートアセンブリ１０３の無外傷性遠位端のいくつかの例としては、例えば、サポートアセンブリ１０３の遠位端の尖っていない、丸みのある、またはコイル状の先端がある。あるいは、またはこれに加えて、バルーン１０１の素材は、サポートアセンブリとの接触面において補強してもよい。いくつかの実施形態では、バルーンの素材の壁厚を、その位置で増してもよく、または保護素材を足してもよい。いくつかの実施形態では、サポートアセンブリの最大延長時に、接触面は、上記の関連波長に対して光学的に透明でなくてもよい。

いくつかの実施形態では、バルーン１０１は、閉端バルーンとしてもよい。流体をバルーン１０１の内部に収容するために、バルーン１０１は閉鎖端を有してもよい。閉端バルーンを有する実施形態としては、限定を意図するものではないが、この部材は、血液を取り除き、また光学的透過性を有する媒体をその閉塞空間内に備えているので、遠位組織を視覚化可能な診断カテーテルが含まれ得る。また、閉端部材を有する他の実施形態としては、レーザーアブレーションエネルギーまたは光線力学的療法の光線などのように治療因子が膨張媒体を通過するか、または高周波アブレーション電極などのように治療因子が治療用バルーン１０１の外に位置するか、または硬化剤（例えば、エタノール）の注入などのように閉端バルーンを通って組織まで送達されるような、治療カテーテルとすることもできる。

いくつかの実施形態では、開端バルーンカテーテルを用いて、器具や物質がバルーンを通過できるようにしてもよい。いくつかの実施形態による実施形態では、バルーンは、遠位端で開口し、そして反転状態でサポートアセンブリ１０３と結合してもよい。バルーン１０１内に流体を収容するために、バルーン１０１を、サポートアセンブリ１０３でシールしてもよい。いくつかの実施形態では、器具や物体が、（例えば、カテーテル本体１０４およびサポートアセンブリ１０３を通って延設された内腔を通って）視覚化カテーテルを通過してバルーン１０１の外部に出るようにしてもよい。

図４、図５、図６および図７を参照する。いくつかの実施形態では、本開示の視覚化カテーテル１００は、経中隔アクセス処置を助ける開端バルーン１０１を含んでもよい。いくつかの実施形態では、針を、カテーテル本体１０４およびサポートアセンブリ１０３の内腔を通過させて、バルーン１０１の遠位端を通過させ、上述のように医師に視覚化を提供しつつ中隔穿刺を行って心臓の左側にアクセスするようにしてもよい。したがって、医師は、針４００が安全な場所で中隔を横断しているかを視認するために、卵円孔などの心房中隔の構造を見ることができる。針４００に加えて、カテーテルまたは他の器具を、診断や治療処置のために内腔を通過させて心臓の他方の側（すなわち左側）に進めることもできる。

いくつかの実施形態では、視覚化カテーテル１００は、外側チューブ１０６のみを含むこととして、バルーン１０１の遠位先端が支持されないままにしてもよい。

いくつかの実施形態では、バルーン１０１は、図８Ａに示すように、対象部位に到達させるためにカテーテル１００の内腔内で反転した状態で配置され、その後、図８Ｂに示すように、正圧を加えて裏返して血液を取り除いてもよい。いくつかの実施形態では、サポートアセンブリ１０３の代わりに、またはサポートアセンブリ１０３に加えて、バルーン１０１内の加圧流体がバルーンを支持してもよい。

図９Ａを参照すると、カテーテル１００は、診断システム１０００の一部であり、診断システム１０００はまた、組織を視覚化する視覚化システム１２０を含んでもよい。図９Ｂを参照すると、視覚化システム１２０は、光源１２２、光検出器１２４、およびコンピュータシステム１２６を含んでもよい。

いくつかの実施形態では、光源１２２は、健常心筋細胞において蛍光を誘起するために標的蛍光体（いくつかの実施形態では、ＮＡＤＨ）吸収域内の出力波長を有してもよい。いくつかの実施形態では、光源１２２は、ＮＡＤＨ蛍光を励起するＵＶ光を発生させることができる固体レーザーである。いくつかの実施形態では、上記波長は、約３５５ｎｍまたは３５５ｎｍ＋／−３０ｎｍとしてもよい。いくつかの実施形態では、光源１２２は、ＵＶレーザーとすることもできる。レーザーにより発生したＵＶ光は、照射用に、より大きな出力を提供することができ、カテーテルのいくつかの実施形態で用いられるようなファイバ式照射システムに、より効果的に組み込むことができる。いくつかの実施形態では、本システムは１５０ｍＷまでの調整可能な出力を有するレーザーを用いることができる。

光源１２２の波長範囲は、対象の生体構造に応じて制限してもよく、使用者は、ほんのわずかに短い波長で吸収ピークを示すコラーゲンによって生じ得る蛍光を過剰に励起することなく最大ＮＡＤＨ蛍光が得られるような波長を具体的に選択することができる。いくつかの実施形態では、光源１２２は、３００ｎｍから４００ｎｍまでの波長を有する。いくつかの実施形態では、光源１２２は、３３０ｎｍから３７０ｎｍまでの波長を有する。いくつかの実施形態では、光源１２２は、３３０ｎｍから３５５ｎｍまでの波長を有する。いくつかの実施形態では、狭帯域３５５ｎｍ源を用いてもよい。光源１２２の出力は、回復可能な組織の蛍光サインを生じるためには十分に高いが、細胞を損傷させるほどには高くないようにしてもよい。光源１２２は、光をバルーン１０１に到達させるために光ファイバと連結してもよい。

いくつかの実施形態では、光検出器１２４は、コンピュータシステム１２６と接続されて組織蛍光の分析および観察を行うためのカメラを含んでもよい。いくつかの実施形態では、カメラは、ＮＡＤＨ蛍光に対応した波長で高量子効率を有してもよい。このようなカメラの一例として、Ａｎｄｏｒ ｉＸｏｎ ＤＶ８６０がある。光検出器１２４を、組織の視覚化のためにカテーテル１００内に延設可能な画像化バンドルに連結してもよい。いくつかの実施形態では、光検出用の画像化バンドルと照射用の光ファイバを結合してもよい。４３５ｎｍと４８５ｎｍの間の、いくつかの実施形態では４６０ｎｍの、光学用バンドパスフィルタを、画像化バンドルとカメラの間に配置してＮＡＤＨ蛍光発光バンド外の光を遮断してもよい。いくつかの実施形態では、他の光学的バンドパスフィルタを画像化バンドルとカメラの間に配置して、画像化する組織のピーク蛍光に応じて選択したＮＡＤＨ蛍光発光バンドの外の光を遮断してもよい。

いくつかの実施形態では、光検出器１２４は、ＣＣＤ（電荷結合素子）カメラとしてもよい。いくつかの実施形態では、光検出器１２４を、可能な限り多くの光子を収集可能として画像のノイズを最小にできるように選択してもよい。通常、生細胞の蛍光を画像化するためには、ＣＣＤカメラは約４６０ｎｍにおいて少なくとも５０〜７０％の間の量子効率を有する必要があり、これは３０〜５０％の光子が無視されることを示す。いくつかの実施形態では、カメラは４６０ｎｍにおいて約９０％の量子効率を有する。カメラは、８０ＫＨｚのサンプルレートを有してもよい。いくつかの実施形態では、光検出器１２４は、８ｅ−（電子）以下の読み出しノイズを有してもよい。いくつかの実施形態では、光検出器１２４は、３ｅ−の最小読み出しノイズを有する。他の光測定器を、本開示のシステムおよび方法で用いてもよい。

光ファイバ１５０は、集められた光を、３５５ｎｍの反射励起波長をブロックしつつフィルタのカットオフを上回る組織から生じた蛍光を透過するロングパスフィルタに送ることができる。フィルタを通った組織からの光は、その後高感度光検出器１２４で捕捉し分析することができる。コンピュータシステム１２６は、光検出器１２４から情報を取得して、医師に表示する。また、コンピュータ１２６は、光源１２２の制御、光検出器１２４の制御および特定用途向けソフトウェアの実行を含むいくつかの追加機能を提供することもできる。

いくつかの実施形態では、光データを分析して生成したデジタル画像を使用して病変の２Ｄおよび３Ｄ再構成を行い、サイズ、形状および分析に必要なその他の任意の特徴を示してもよい。いくつかの実施形態では、ディスプレイ１８０に表示可能な、ＮＡＤＨ蛍光（ｆＮＡＤＨ）による被検査病変のデジタル画像を生成し得る光検出器１２４に、画像化バンドルを接続してもよい。いくつかの実施形態では、これらの画像をリアルタイムで使用者に表示することができる。画像を、ソフトウェアを用いて分析し、リアルタイムの詳細（例えば、画像の特定の部位における強度または放射エネルギー）を得ることで、追加の治療介入（intervention）が必要であるかあるいは望ましいかについて使用者の判断を助けることも可能である。いくつかの実施形態では、ＮＡＤＨ蛍光は、コンピュータシステム１２６に直接送られてもよい。いくつかの実施形態では、アブレーションの間または後に、光検出器１２４で取得された光学データを分析して、限定を意図するものではないが病変の深さやサイズを含む病変に関する情報を提供することができる。

いくつかの実施形態では、光学的構成要素（光源、光検出器、またはその両方）は、バルーン１０１内に収容してもよく、外部のコンピュータシステムと通信してもよい。いくつかの実施形態では、これらの構成要素を、外側チューブ１０６およびサポートアセンブリ１０３とは独立して可動可能な内側チューブ１０８に配置してもよい。内側チューブ１０８を最大限に延長させた位置から収縮させていくと、光学的構成要素を標的組織から遠ざけることができ、これにより視野が拡大し、医師の観察範囲を広げることができる。いくつかの実施形態では、サポートアセンブリ１０３を用いないバルーンの膨張によっても同様の結果を得ることができる。いくつかの実施形態では、光学的構成要素をサポートアセンブリ１０３に配置してもよい。

いくつかの実施形態では、図１などに示すように、光源／カメラサポートアセンブリ１０３を外側チューブ１０８の遠位端に配置して、カメラや光源などの光学的要素がバルーン内に位置するようにしてもよい。光源がバルーン内に位置するようにすることで、外部光源を補助してもよいし、外部光源の必要性をなくしてもよい。さらに、光源をバルーン１０１内に置くことで、ファイバーバンドルを用いるよりも照射角度を広げることができる。カメラは、光学画像や光信号を電気信号に変換可能な任意のイメージセンサとすることができる。いくつかの実施形態では、カメラは、レンズを有し、記録する特定の波長や波長群を選択するフィルタを有するかまたは有しない小型ＣＭＯＳイメージセンサである。いくつかの実施形態では、カメラは、ＣＣＤカメラまたは、光学画像を電気信号に変換可能な他のイメージセンサである。カメラは、その信号をワイヤを介して画像処理プロセッサおよびビデオ端末に送ることで、医師が見ることができるようにしてもよい。いくつかの実施形態では、カメラは、外部装置と通信する無線通信機能を有してもよい。光源は、好適な波長の発光ダイオード（ＬＥＤ）としてもよい。いくつかの実施形態では、ＬＥＤは、ＮＡＤＨ蛍光を発生させるＵＶ領域の波長を有することになる。いくつかの実施形態では、適切な波長のＬＥＤを選択することで、多色照射用の白色光を含む異なる複数の波長が可能である。限定を意図しない例として、ＵＶ用途用の好適なＬＥＤとして、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長のＬＥＤが含まれ、可視光または白色光用途用の好適なＬＥＤとして、２０００Ｋ〜８０００Ｋの色温度範囲のＬＥＤが含まれる。

いくつかの実施形態では、本開示のシステム１０００は、超音波システム１９０をさらに含んでもよい。カテーテル１００は、超音波システムと通信する超音波変換器を備えてもよい。いくつかの実施形態では、超音波により組織の深さが示され、これは代謝活性や病変の深さとの組み合わせにより病変が実際に壁内にあるのか否かの判断に用いることができる。

いくつかの実施形態では、本開示の診断システム１０００は、アブレーション治療システムを含んでもよい。アブレーション治療システムは、高周波（ＲＦ）エネルギー、マイクロ波エネルギー、電気エネルギー、電磁エネルギー、低温エネルギー、レーザーエネルギー、超音波エネルギー、音響エネルギー、化学エネルギー、熱エネルギー、または組織の焼灼に使用可能な任意の他の種類のエネルギーを発生可能な１以上のエネルギー源を含んでもよい。いくつかの実施形態では、アブレーション治療を別体のアブレーションカテーテルを用いて届けてもよい。いくつかの実施形態では、アブレーション治療を本開示のカテーテル１００を用いて届けることができる。いくつかの実施形態では、１以上の電極を、バルーン１０１に塗布し、アブレーション治療システムに接続して、焼灼エネルギーを組織に到達させてもよい。この電極は、バルーンの遠位面に配置してもよいし、またはバルーンの遠位面および側壁の両方に配置してもよい。電極を、焼灼エネルギーをバルーンと接した組織に到達させるアブレーションシステムに接続してもよい。

いくつかの実施形態では、システム１０００はさらに、洗浄システムを含んでもよい。いくつかの実施形態では、システム１０００はさらに、カテーテル１００を位置決めし誘導するナビゲーションシステムを含んでもよい。いくつかの実施形態では、カテーテル１００はさらに、ナビゲーションシステムと通信する１以上の電磁位置センサを含んでもよい。いくつかの実施形態では、電磁位置センサを、ナビゲーションシステムにおいてカテーテルの先端を配置するために使用してもよい。センサは、ソース位置からの電磁エネルギーを受け取って、三角測量や他の手段から位置を演算する。いくつかの実施形態では、カテーテル１００は、カテーテル本体１０４の位置やカテーテル本体の屈曲状態をナビゲーションシステムのディスプレイにレンダリングするように構成された２以上の変換器を含む。いくつかの実施形態では、ナビゲーションシステムは、１以上の磁石を含んでもよく、電磁センサの磁石により生じる磁場の変化によってカテーテルの先端を所望の方向に曲げることができる。手動でのナビゲーションを含む他のナビゲーションシステムを採用してもよい。

本開示の視覚化カテーテルは、様々な処置で用いてもよく、中でも例えば、経中隔処置、焼灼病変マッピング、焼灼病変形成、光線力学的療法などが挙げられる。

いくつかの実施形態では、左心房または左心室に起こる不整脈を治療するために、心臓の左側へのアクセスが必要とされる。心臓の左側へは、中隔穿刺によりアクセスしてもよい。手術では、視覚化カテーテルは、大腿静脈または場合によっては腕頭静脈に挿入した後、それぞれ下大静脈または上大静脈を経由して右心房内を前進させる。右心房において一旦カテーテルを卵円窩に対して押し上げてもよい。次に、針または他の穿刺器具を視覚化カテーテルの内腔を通して前進させ、中隔を横断するように穿刺する。視覚化カテーテルまたは他のカテーテルを、穿刺部位を通じて心臓の左側に前進させてもよい。この処置は、視覚化システム１２０を用いて視覚化してもよい。いくつかの実施形態では、直接視認（direct visualization）を用いてもよい。

いくつかの実施形態では、本開示の視覚化カテーテル１００は、焼灼病変マッピングに用いられる。いくつかの実施形態では、マッピングする病変は、以前に行われた処置によるものである。いくつかの実施形態では、マッピングは、アブレーション処置と組み合わせてリアルタイムで行ってもよい。いくつかの実施形態では、視覚化カテーテル１００は、別体のアブレーションカテーテルと組み合わせて診断に用いてもよい。いくつかの実施形態では、視覚化カテーテル１００は、焼灼エネルギーを組織に到達させて病変を形成する治療機能と、そのような病変を視覚化する診断機能との両方のために設計されてもよい。

さらに、図１０は、本開示の診断システム１０００の手順を示す。最初に、カテーテル１００を、肺静脈、左心房、左心房の接合部、または心臓の他の領域など、心房細動を患う心臓組織の領域に挿入する（ステップ１０１０）。血液は、洗浄によりまたはバルーンを用いることにより視野から取り除いてもよい。患部は、光源から反射された紫外線で照射してもよい（ステップ１０１５）。照射領域内の組織は、照射の前、後または間に焼灼してもよい（ステップ１０２０）。１点ずつ行う（point-to-point）ＲＦアブレーション、凍結アブレーション、レーザーまたは他の公知のアブレーション処置のいずれかを、本開示のシステムを用いて行ってもよい。

照射領域は、組織からの光をカメラで受光して画像化してもよい（ステップ１０２５）。いくつかの実施形態では、本開示の方法は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ＋）の還元型であるＮＡＤＨの蛍光発光の画像化に依存している。ＮＡＤ＋は補酵素であり、すべての生細胞の呼吸代謝酸化還元反応において重要な役割を有している。このＮＡＤ＋は、ミトコンドリア内でクエン酸回路（トリカルボン酸回路）から電子を受け取って酸化剤として働く。このプロセスにより、ＮＡＤ＋は還元されてＮＡＤＨになる。ＮＡＤＨおよびＮＡＤ＋は、細胞の呼吸末端（ミトコンドリア）において最も豊富に存在するが、細胞質にも存在する。ＮＡＤＨは、ミトコンドリアにおいて電子と陽子の供与体であって、細胞の代謝を制御し、ＤＮＡ修復や転写を含む多くの生物学的プロセスに関与する。

ＵＶにより誘起された組織の蛍光を測定することにより、その組織の生化学的状態を知ることが可能である。ＮＡＤＨ蛍光は、細胞代謝活性や細胞死のモニタリングにおけるその使用について研究されてきた。ｉｎ ｖｉｔｒｏおよびｉｎ ｖｉｖｏでのいくつかの研究において、細胞死（アポトーシスまたは壊死のいずれか）をモニタリングする内因性バイオマーカーとしてＮＡＤＨ蛍光強度を利用することの可能性が研究されている。ＮＡＤＨが損傷細胞のミトコンドリアから放出されるかまたはその酸化型（ＮＡＤ＋）に変換されると、その蛍光は著しく低下し、そのため健常組織と損傷組織を区別する際に非常に有用となる。ＮＡＤＨは、酸素が利用できない虚血状態の間に細胞内に蓄積し、蛍光強度を増大させる。しかし、死細胞の場合、ＮＡＤＨの存在はすべて消失する。次の表は、ＮＡＤＨ蛍光に基づくさまざまな状態の相対強度をまとめたものである。

引き続き図１０を参照する。ＮＡＤ＋およびＮＡＤＨは共にＵＶ光を非常に容易に吸収するが、ＮＡＤＨはＵＶ励起によって自家蛍光を発するのに対し、ＮＡＤ＋は発しない。ＮＡＤＨは、約３４０〜約３６０ｎｍのＵＶ励起ピークと約４６０ｎｍの発光ピークを有する。いくつかの実施形態では、本開示の方法は、約３３０ｎｍ〜約３７０ｎｍの間の励起波長を用いてもよい。したがって、適切な機器を用いて、対象領域内の低酸素症または壊死組織のリアルタイム測定として発光波長を画像化することが可能である。さらに、いくつかの実施形態では、ＮＡＤＨ蛍光に比例するグレースケールレンダリングによって相対的な測定が実現可能である。

低酸素状態下では、酸素レベルは低下する。これによりｆＮＡＤＨ発光のシグナル強度は増大して、ミトコンドリアのＮＡＤＨが過剰であることを示し得る。低酸素状態が解消されないままにされると、最終的には、ミトコンドリアの死と共に患部細胞としてシグナルの最大減衰が起こる。ＮＡＤＨレベルにおける高いコントラストを、最終的に損傷を受けた焼灼された組織の境界を特定するために用いてもよい。

蛍光イメージングを開始するために、ＮＡＤＨを、ＵＶレーザーなどの光源からのＵＶ光により励起してもよい。組織検体中のＮＡＤＨは、光の励起波長を吸収し、より長い波長の光を発光する。発光した光を集めて光検出器に戻し、画像化された照射領域の表示をディスプレイ上に表示し（ステップ１０３０）、この表示は、ＮＡＤＨ蛍光の量に基づいて画像化領域における焼灼された組織および非焼灼組織を識別するために使用される（ステップ１０３５）。たとえば、完全に焼灼された部位は、蛍光が存在しないため完全に暗い領域として現れ得る。したがって、焼灼された領域は、より明るく見える周囲の非焼灼心筋と比較したときに、顕著に暗く見える。健常組織に対して顕著なコントラストが生じることで、また焼灼された組織と健常組織との間の境界領域に更なるコントラストが生じることで、この特徴により焼灼された領域の検出能力を高めることができる。この境界領域は、浮腫および虚血組織であって、画像化の際にＮＡＤＨ蛍光が明るい白色で現れる。境界領域は、焼灼の中心組織の周りにハロー（halo）状の見た目を形成する。

そして、このプロセスは、必要に応じて、別の組織を焼灼するために焼灼工程に戻って繰り返してもよい。図１０は、順次実行される複数の工程を例示しているが、その工程の多くを同時にもしくはほぼ同時に、または図１０に示す順序とは異なる順序で実行してもよい。例えば、アブレーション、画像化、および表示を同時に行うことができ、組織を焼灼している間に焼灼された組織および非焼灼組織の識別を行うこともできる。

また、本開示の視覚化カテーテル１００は、光を検出する様々な用途に用いてもよい。このような用途の１つは、光線力学的治療（ＰＤＴ）である。ＰＤＴは癌治療にしばしば用いられ、ここでは、薬剤は全身に送達されるが、ＵＶ光または特定の波長の光に曝されるまで不活性なままである。したがって、標的領域（すなわち腫瘍内の脈管構造）を光で照らすことによって、薬剤を標的位置で選択的に活性化し、身体の残りの部分での薬剤の影響を抑えることができる。他の用途としては、高血圧の治療に用いられる腎動脈脱神経術が含まれ得る。除神経薬は、バルーンを介して、または全身的に、配置して、カテーテルアセンブリからの光エネルギーにより活性化することができる。本開示の視覚化カテーテル１００を用いることができる他の用途としては、組織アブレーションが含まれる。例えば、レーザーなどの光源を、エネルギーを腫瘍に送って腫瘍を焼灼するために用いてもよい。また、両性前立腺肥大（ＢＰＨ）をアブレーションで治療してもよく、このアブレーションは、前立腺組織内に光エネルギーを深くまた制御された深さで貫通させる手段を提供する。また、アブレーションは、心臓組織または心臓の正常部分に用いて、例えば不整脈の原因となる異常な電気的な経路を破壊してもよい。また、アブレーションを、静脈瘤の治療するための低侵襲な代替手段として提示してもよい。

以上の開示は、本開示による限定を意図しない実施形態を単に例示する目的で記載したものであって、限定を意図するものではない。当業者であれば、開示した実施形態に対して開示の精神および要旨を含む変更を想到し得るので、本開示による実施形態は、添付の請求の範囲の範囲内の全てとその均等物を含むと解釈されるべきものである。本出願において引用される全文献のその開示内容全体は、参照することにより本開示に組み込まれるものである。

Claims (20)

1. 焼灼された組織を視覚化するカテーテルであって、
   カテーテル本体と、
   前記カテーテル本体の遠位端を越えて延設されたサポートアセンブリであって、その内部を通る内腔を有する前記サポートアセンブリと、
   近位端および遠位端を有するバルーンであって、前記バルーンの前記近位端は、前記カテーテル本体に取り付けられ、前記バルーンの前記遠位端は、前記サポートアセンブリに取り付けられ、前記遠位端において前記サポートアセンブリの前記内腔と位置合わせされた開口を有して前記カテーテル本体から前記バルーンの外部への連続する通路を提供する前記バルーンと、
   を含んで構成される、カテーテル。
2. 前記サポートアセンブリは、前記カテーテル内への格納および引き出しが可能である、請求項１記載のカテーテル。
3. 前記バルーンの内部へと延設されて光を前記バルーンへおよび前記バルーンから送る１以上の光ファイバをさらに含んで構成される、請求項１又は請求項２記載のカテーテル。
4. 前記バルーンの内部に収容された光源および光検出器をさらに含んで構成される、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のカテーテル。
5. 前記バルーンは、ベル形に形成されて肺静脈内に嵌まる、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のカテーテル。
6. 前記バルーンは、順応性を有し紫外（ＵＶ）線を透過する材料で形成される、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のカテーテル。
7. １以上のアブレーション電極が、前記バルーンに配置されて、焼灼エネルギーを組織に到達させる、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のカテーテル。
8. 遠位先端は、焼灼エネルギーを前記組織に到達させるように構成され、
   前記焼灼エネルギーは、高周波（ＲＦ）エネルギー、マイクロ波エネルギー、電気エネルギー、電磁エネルギー、低温エネルギー、レーザーエネルギー、超音波エネルギー、音響エネルギー、化学エネルギー、熱エネルギーおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載のカテーテル。
9. 超音波変換器をさらに含んで構成される、請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載のカテーテル。
10. 焼灼された組織を視覚化するシステムであって、
    カテーテルと、
    光源と、
    光検出器と、
    を含んで構成され、
    前記カテーテルは、
    カテーテル本体と、
    前記カテーテル本体の遠位端を越えて延設されたサポートアセンブリであって、その内部を通る内腔を有する前記サポートアセンブリと、
    近位端および遠位端を有するバルーンであって、前記バルーンの前記近位端は、前記カテーテル本体に取り付けられ、前記バルーンの前記遠位端は、前記サポートアセンブリに取り付けられ、前記遠位端において前記サポートアセンブリの前記内腔と位置合わせされた開口を有して前記カテーテル本体から前記バルーンの外部への連続する通路を提供する前記バルーンと、
    を含んで構成される、システム。
11. 前記光源および前記光検出器と連通し、前記カテーテル本体の内部を通って前記バルーンの内部へと延設されて、遠位先端の外の組織を照射し、前記組織から反射した光エネルギーを集めて前記光検出器に中継する１以上の光ファイバをさらに含んで構成される、請求項１０記載のシステム。
12. 前記光源および前記光検出器は、前記バルーンに収容されている、請求項１０又は請求項１１記載のシステム。
13. 前記サポートアセンブリは、前記カテーテル内への格納および引き出しが可能である、請求項１０〜請求項１２のいずれか１つに記載のシステム。
14. 前記光源は、約３００ｎｍ〜約４００ｎｍの間の波長を有する光を発する、請求項１０〜請求項１３のいずれか１つに記載のシステム。
15. １以上のアブレーション電極が、前記バルーンに配置されて、焼灼エネルギーを組織に到達させる、請求項１０〜請求項１４のいずれか１つに記載のシステム。
16. 前記バルーンと連通して焼灼エネルギーを前記組織に到達させる焼灼エネルギー源をさらに含んで構成され、
    前記焼灼エネルギーは、高周波（ＲＦ）エネルギー、マイクロ波エネルギー、電気エネルギー、電磁エネルギー、低温エネルギー、レーザーエネルギー、超音波エネルギー、音響エネルギー、化学エネルギー、熱エネルギーおよびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１０〜請求項１５のいずれか１つに記載のシステム。
17. 左心房への経中隔アクセスを行う方法であって、
    カテーテルを右心房に進める工程を含み、
    前記カテーテルは、
    カテーテル本体と、
    前記カテーテル本体の遠位端を越えて延設されたサポートアセンブリであって、その内部を通る内腔を有する前記サポートアセンブリと、
    近位端および遠位端を有するバルーンであって、前記バルーンの前記近位端は、前記カテーテル本体に取り付けられ、前記バルーンの前記遠位端は、前記サポートアセンブリに取り付けられ、前記遠位端において前記サポートアセンブリの前記内腔と位置合わせされた開口を有して前記カテーテル本体から前記バルーンの外部への連続する通路を提供する前記バルーンと、
    カメラと、
    を含んで構成され、
    前記方法は、さらに、
    穿刺器具を前記カテーテル本体の内部の前記通路を通して前記バルーンの外に到達させる工程と、
    前記カメラで視覚化しつつ、前記穿刺器具を卵円窩に押し付けて前記左心房へのアクセス孔を形成する工程と、
    を含む、方法。
18. 前記カメラは、前記バルーンの内部に収容されている、請求項１７記載の方法。
19. 前記カメラは、前記カテーテルの外にあって、前記バルーンの外の組織を視覚化するために前記カメラから前記バルーンまで１以上の光ファイバが延設されている、請求項１７又は請求項１８記載の方法。
20. アブレーションマッピングの方法であって、
    アブレーションマッピングを必要とする心臓組織にカテーテルを進める工程を含み、
    前記カテーテルは、
    カテーテル本体と、
    前記カテーテル本体の遠位端を越えて延設されたサポートアセンブリであって、その内部を通る内腔を有する前記サポートアセンブリと、
    近位端および遠位端を有するバルーンであって、前記バルーンの前記近位端は、前記カテーテル本体に取り付けられ、前記バルーンの前記遠位端は、前記サポートアセンブリに取り付けられ、前記遠位端において前記サポートアセンブリの前記内腔と位置合わせされた開口を有して前記カテーテル本体から前記バルーンの外部への連続する通路を提供する前記バルーンと、
    カメラと、
    を含んで構成され、
    前記方法は、さらに、
    前記心臓組織の領域内の還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）を励起させる工程と、
    前記心臓組織から反射した光を集めて、集めた光を光検出器に送る工程と、
    前記心臓組織の前記領域を画像化して、前記心臓組織の前記領域のＮＡＤＨ蛍光を検出する工程と、
    画像化した被照射心臓組織の表示を生成する工程と、
    を含み、
    前記表示は、焼灼された心臓組織を、非焼灼心臓組織よりも少ない蛍光を有するものとして描出するものである、方法。