JP4759144B2 - 冷凍外科用流体供給 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、一般に、冷凍外科治療用の装置及び方法に関する。一具体的実施例において、本発明は、冷凍外科血管内バルーンカテーテルの冷却作用を緩和するために、冷却サイクル中のトランジエント（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）を利用する冷凍外科流体送り込みシステムを提供する。
【０００２】
患者の血管系のアテローム性硬化症を治療するために多くの経皮血管内処置法が開発されてきた。これらの処置法の内の最も成功しているものは、経皮経管血管形成術（ＰＴＡ）である。ＰＴＡは、狭窄部の向こう側への適切な血液流を回復するために、管内の狭窄領域を広げるべく、膨張可能な遠端部（通常、膨張可能バルーンとして構成される）を備えたカテーテルを使用する。狭窄領域を開放するその他の処置法には、指向性（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）関節切除法、回転式（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ）関節切除法、レーザ血管形成術、ステント処理法（ｓｔｅｎｔｉｎｇ）等がある。これらの処理法は、広く受け入れられている（単体又は組み合わせで、特に、ＰＴＡとステント処置法との組み合わせとして）一方で、それらにはまだ大きな欠点が存在する。狭窄領域を開放するＰＴＡとその他公知の処理法に特に共通した欠点は、術後の再狭窄の発生である。
【０００３】
再狭窄とは、最初は成功した血管形成術又はその他の一次処置の後に、動脈が再び狭まることをいう。再狭窄は、通常、一次処置の数週間又は数ヶ月間中に発生し、すべての血管形成患者の内５０％になんらかの影響を与えうる。再狭窄は、少なくとも一部、一次処置によって起された損傷に応答した平滑筋細胞の増殖が原因で起こる。この細胞増殖は、「過形成」と呼ばれている。重大な再狭窄が発生する血管は、通常、更に処理を必要とする。
【０００４】
過形成を処理し、再狭窄を減らすために多くの方法が提案されている。従来提案された方法には、バルーンの膨張を長引かせること、血管を加熱バルーンで処理すること、血管を放射線で処理すること、一次処理後に抗血栓剤を投与すること、一次処理後にその領域をステント処理すること等がある。これらの提案は、或る程度の成功を収めてはいるが、これらの提案において、再狭窄と過形成の発生を完全に防止するのに成功したものはない。
【０００５】
最近、損傷部を拡張処理と低温冷却とを組み合わせて使用して再造形する（ｒｅｍｏｄｅｌ）ことによって、血管形成術後の損傷部の再閉塞を防止又は遅らせることが提案されている。ここにその全開示内容を参考文献として合体させる同時係属する米国特許出願０９／２０３，０１１号、１９９８年１２月１日出願に、低温冷却されたバルーンを使用して再狭窄を防止するための構造と方法の具体例が記載されている。これらの提案は有望であるように思われるが、血管内低温冷却を行うためのここに記載されている構造と方法とは、更に改善の余地がある。例えば、血管の機械的強度によって、一般に、従来の血管形成術中に血管を拡張するために非常に高い圧力が必要とされる。従来の血管形成法では、多くの場合、血管形成バルーンを約１０ｂａｒの圧力で膨張させる。バルーンがコントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）や塩水等の穏やかな液体によって膨張される場合には、これの比較的高い圧力を体内で安全に使用することができる。しかしながら、万一、バルーンがこのような高い圧力で低温気体又は液体／気体混合物を収納することができない場合には、高い圧力には重大な損傷の危険が伴う。更に、本発明との関連において行われた研究によれば、血管内低温システムの対増殖抗力は、組織が冷却される温度に対して極めて敏感に影響されうるものであり、市販されている低温冷却流体は血管内用途として大いに有望なものではあるが、複雑な高圧のタイトな許容差及び／又は高価な低温制御コンポーネントを使用することなく、制御された冷却を再現可能に実行することは容易ではないということが示された。
【０００６】
これらの理由により、凍結外科及び／又はその他の低温治療法を行うための装置、システム及び方法を改良することが望ましい。又、もしもこれらの改良された技術が、冷凍外科用冷却流体を、最近提案されている血管内凍結外科バルーンカテーテル、及びその他の公知の冷凍外科プローブに送り込むことが可能なものであれば、更に望ましいであろう。これらの改良技術によって、理想的には、複雑な制御システムを必要とすることなく、及び／又は、これらの温度に敏感な処置法をモニタし制御するために作業者の技量に完全に依存することなく、隣接する組織に対する損傷を避けるために、凍結冷却流体を安全にかつ制御された状態で送り出すことができれば特に望ましい。
【０００７】
２．背景技術の説明
低温形成（ｃｒｙｏｐｌａｓｔｙ）装置と方法がＷＯ９８／３８９３４に記載されている。患者の血管内冷却又は加熱用のバルーンカテーテルが、米国特許第５，４８６，２０８号及びＷＯ９１／０５５２８に記載されている。子宮内切除を行うための、膨張可能嚢（ｂｌａｄｄｅｒ）を備えた凍結外科用プローブが米国特許第５，５０１，６８１号に記載されている。ジュール−トムソン（Ｊｏｕｌｅ−Ｔｈｏｍｓｏｎ）冷却に基づく冷凍外科用プローブが、米国特許第５，２７５，５９５号、第５，１９０，５３９号、第５，１４７，３５５号、第５，０７８，７１３号及び第３，９０１，２４１号に記載されている。血管形成術後及びその他の処置用の、加熱バルーンを備えたカテーテルが、米国特許第５，１９６，０２４号、第５，１９１，８８３号、第５，１５１，１００号、第５，１０６，３６０号、第５，０９２，８４１号、第５，０４１，０８９号、第５，０１９，０７５号及び第４，７５４，７５２号に記載されている。低温流体源が、米国特許第５，６４４，５０２号、第５，６１７，７３９号及び第４，３３６，６９１号に記載されている。以下の米国特許も、本発明に関連する。第５，４５８，６１２号、第５，５４５，１９５号及び第５，７３３，２８０号。
【０００８】
上記米国特許それぞれの全開示内容を、ここに参考文献として合体させる。
【０００９】
発明の要旨
本発明は、前記新型の冷凍外科用血管内バルーンカテーテル等の、冷凍外科用プローブへ低温冷却流体を送り出すための、改良されたシステム、装置及び方法によって従来技術の前記欠点をほぼ解決するものである。本発明は、一般に、プローブによって係合（ｅｎｇａｇｅ）されている組織の処理温度を緩和するために、低温流体流の開始と停止とを通じたトランジエントを利用する。いくつかの実施例においては、低温流体通路に沿った流れ制限部材が、冷却流体の流れを間欠的に中断し、多くの場合、流体流及び処理の温度の両方を繰り返させる（ｃｙｃｌｅ）。これは、組織処理温度を低温流体の定常流（ｓｔｅａｄｙ ｆｌｏｗ）によって提供される処理温度以上の所定範囲に維持することに役立つ。この間欠的な流れは、血管系内に配置されたフレキシブルなカテーテル本体によって形成される流路の排気ガスの特定の形態に対するシステムの鋭敏性を低減させることができる。バルーンの近位側におけるカテーテル本体に沿った血管の冷却も少なくすることができ、これによって、凍結した血液によって血管系内が塞栓されることを避けることができる。別の態様において、本発明は、所望の処理を行うための十分な量の凍結外科用流体を充填された状態で室温において安全に搬送することができ、かつ、使用後において安全かつ費用に対して効果的に処分することができる単用（ｓｉｎｇｌｅ−ｕｓｅ）冷却流体カートリッジを使用する。
【００１０】
第１の態様において、本発明は、低温流体導入部と標的組織に係合するための冷却表面とを備えた低温プローブと共に使用される低温流体送り出しシステムを提供する。この低温送り出しシステムは、低温流体流出部を備えた冷却流体容器を有する。低温流体路によって、前記容器の前記流体流出部がプローブの前記流体導入部に接続される。前記冷却流体路に沿って配置された流れ中断手段（ｆｌｏｗ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｒ）が、前記冷却表面による冷却を制限するべく、前記容器から前記プローブへの低温冷却流体の流れを間欠的に阻止する。
【００１１】
標的組織の冷却を緩和するために、様々な流れ中断構造を使用することができる。例えば、前記流れ中断手段は、ソレノイドバルブとして構成することができ、これは、多くの場合、単純な間欠的タイミングスイッチ、タイミング回路等によって駆動される。或いは、前記流れ中断手段は、そのバルブ部材が第１回転位置にある時に流体の連通状態を提供し、バルブ部材が第２回転位置にある時に流体の連通を阻止するべく、バルブ本体に回転可能に係合するバルブ部材として構成することができる。そのような回転可能なバルブアセンブリは、多くの場合、電気モータ、空気モータ等のモータによって駆動される。更に別の流体中断構造は、ソレノイド、空気ラム等の作動によって閉鎖することが可能な変形可能低温導管として構成することができる。
【００１２】
別の態様において、本発明は、低温プローブと共に使用される低温流体送り出しシステムを提供する。前記プローブは、低温流体導入部と冷却表面とを有し、前記送り出しシステムは、低温流体流出部を備えた冷却流体容器を有する。前記流体容器には低温冷却流体が収納され、冷却流体路によって、前記容器の流体流出部が前記プローブの流体導入部に接続される。前記容器から前記プローブへの冷却流体流を間欠的に阻止することによって前記冷却表面の冷却を制限するための手段が前記冷却流体路に沿って配置される。
【００１３】
更に別の態様において、本発明は、患者の体の患血管領域の過形成を阻止するべく、低温血管内カテーテルと使用される単用低温流体送り出しシステムを提供する。この低温送り出しシステムは、冷却流体容器と、前記カテーテルへの接続用のコネクタとを有する。冷却流体通路によって、前記容器から前記コネクタへの流体連通が提供される。この通路はシールを有し、低温冷却流体が前記流体容器内に収納される。前記冷却流体は、前記コネクタが前記カテーテルに接続され前記シールが開放された時に、過形成を阻止するべく、前記カテーテルが血管を所定の温度範囲の温度にまで冷却するような、量と圧力とを有する。
【００１４】
好適には、前記低温流体は、前記容器が室温に置かれている時にこの容器によって所望の圧力で保管及び搬送することができる。低温流体の量は、血管を、所定の処理時間範囲内の一定時間その処理温度内に維持するのに十分なものとすることができ、これによって、前記冷却システムを実質的に自動制御可能なものとする。そのようなシステムは、特に、過形成又は新形成を阻止するために有効であり、前記低温流体の量と圧力とは、理想的には、罹患血管領域の表面を、約１０秒間〜約６０秒間、最も一般的には、約２０秒間〜約３０秒間の時間、約−５℃〜約−２５℃の温度に冷却するのに十分なものとされる。
【００１５】
前記容器は、一般的には、壊れやすいシールを備えた使い捨て式カートリッジを有する。前記シールは、前記容器が受け入れられるケースにネジ係合（ｔｈｒｅａｄａｂｌｙ ｅｎｇａｇｅ）する付属具によって破断することができる。そのような使い捨て式カートリッジは、Ｎ₂Ｏ等の冷凍外科用冷却流体を、種々の所望の処理を行うのための高い圧力と量に安全に保持することができる。例えば、前記カートリッジは、約５〜３０グラムの冷却流体を収納することができ、Ｎ₂Ｏ又はその他の冷却流体を、約４００〜１０００ｐｓｉの圧力に保持することができる。
【００１６】
本発明の方法態様において、患者の体の組織を、凍結外科用プローブの冷却表面を使用して処置することができる。この方法は、凍結流体キャニスタを前記プローブに接続する工程を有するものとすることができ、前記キャニスタは、加圧された低温冷却流体を収納する。前記冷却流体は、前記キャニスタから前記プローブの冷却表面に向かって流れる。この流れは、前記プローブによる組織の冷却を制限するべく間欠的に中断される。
【００１７】
前記中断によって、周期的に、冷却流体の流れが阻止され、組織が所定の温度範囲以下に冷却されることを回避する。これは、組織温度を、理想的には、前記サイクル中において約１０秒間〜約６０秒間、非常に一般的には、約２０秒間〜約３０秒間の時間、約−５℃〜約−２５℃の範囲の温度に達するように、繰り返させることができる。通常、前記流れ中断及び／又は組織温度のサイクルは、約．０１秒間〜約５秒間の範囲の周期を有し、その理想的な周波数は約．３〜約３ヘルツである。
【００１８】
この要旨は具体的実施例の随意の好適特徴構成を記載するものであるが、本発明はこれらの具体的実施例に限定されるものではないと理解される。これら具体的実施例及びそれらの作動の完全な理解は、図面と下記の説明を参照することによって得られる。
【００１９】
具体的実施例の説明
本発明の装置、システム及び方法は、過形成の低温阻止の為の装置と方法に関する１９９８年１２月１日出願の同時係属する米国特許出願０９／２０３，０１１号と、低温血管形成カテーテルに関する１９９９年２月２４日出願の同時係属する米国特許出願とに関連している。これらの出願は、本被譲渡人に譲渡されており、それらの全開示内容をここに参考文献として合体させる。
【００２０】
次に図１を参照すると、具体例としてのシステム１０は、血管形成拡張と低温冷却との両方を組み合わせて使用して、血管の患管壁を処置することができる。一般に、このシステム１０は、低温流体供給システム１４と血管形成加圧システム１６とに接続されたカテーテル１２を有する。前記低温システム１４と加圧システム１６との一方又は両方を、オプションとして、冷却と拡張とを調節するためにコントローラ１８に作動接続することができる。いくつかの実施例において、前記コントローラ１８は、バルーン圧、測定温度等に応答して、冷却流体供給率、冷却排気ガスポート圧、冷却流体流のサイクル等を調節することによって、低温冷却を能動的に制御することができる。他の実施例においては、前記システムは、所定の供給量、圧力及び／又は流れ繰り返し速度を使用することによって実質的に自己調節式とされる。
【００２１】
カテーテル１２は、一般に、近端部２２と遠端部２４とを備えたカテーテル本体を有する。近位側ハウジング２６は、低温供給システム１４と、加圧システム１６等をカテーテル本体の前記近端部に接続するための複数のポートを有する。血管形成バルーン２８と低温バルーン３０とが、前記カテーテル本体２４の遠端部の近傍に取り付けられている。カテーテル本体は、一般にフレキシブルであり、前記近位側ハウジング２６のポートと両バルーン２８，３０との間の流体連通を提供するために複数のルーメンを含んでいる。
【００２２】
前記血管形成バルーン２８は、従来、血管を拡張するのに使用されている種々の材料から形成することができる。この血管形成バルーン２８は、通常、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の非膨脹（ｄｉｓｔｅｎｄ）性材料から形成される。これら血管形成バルーンの寸法は、その意図される用途に応じて様々なものであってよく、通常は、長さ範囲が約１５ｍｍ〜約５０ｍｍであり、その拡張時の直径範囲は、約２ｍｍ〜約１０ｍｍである。膨張の前には、血管形成バルーン２８は、一般に、血管系への挿入とそれを介した操作に適した低プロファイル形状に維持される。標的処置部位へのアクセスを容易にするために、近位側ガイドワイヤポート３４からガイドワイヤルーメン３２が血管形成バルーン２８と低温バルーン３０とを貫通して延出している。
【００２３】
カテーテルの遠端部の画像を増強して、螢光透視法、厚層断層撮影法、又は、その他別の（適当なコントラスト構造を備えた）撮像法によるバルーンの位置決めを容易にする為に、前記バルーン３０内にハイコントラストマーカを設けることができる。そのようなマーカは、加圧ルーメン３６を形成する筒状構造体の周りに金又はプラチナ製のワイヤを巻き付けることによって形成することができる。血管形成バルーン２８は、加圧ポート３８を通って加圧システム１６から加圧ルーメン３６へコントラスト流体４０を注入することによって膨張される。この実施例において、拡張中に低温バルーンが不意に膨張することを避けるために、バルーン２８はバルーン３０から分離されている。
【００２４】
図１に示すカテーテルにおいては、低温バルーン３０は、血管形成バルーン２８内に入れ子配置されている。尚、これに代えて、低温バルーン３０を、低温バルーンから軸心方向に変位させたり、或いは、一つのバルーンが低温冷却と拡張の両方の機能を有するように構成することも可能である。冷却は、低温冷却流体を剛直な（ｒｉｇｉｄ）熱交換器内に収納し、オプションとして、周りのバルーン壁を、所定の冷凍温度の流体によって冷却することによって提供される。更に別の実施例において、低温冷却カテーテルは、拡張機能無しで提供することができる。剛直な軸によって冷却表面に接続された手持ち操作式プローブ等の、更に別構成の冷却プローブも、本発明の調節された冷却の恩恵を受けることができる。換言すると、本発明は多くのプローブ構造に適用することができる。尚、前記供給システムは、必ずしもプローブから分離又は分離可能にする必要はない。
【００２５】
前記冷却表面の具体的構造の如何に拘わらず、低温流体６０は、一般に、低温流体供給１４の流出部から冷却プローブの導入部へと案内される。図１の実施例において、前記低温流体は、低温供給ポート４２に注入され、カテーテル本体２０内の低温供給ルーメン４４を通って低温バルーン３０へ向かう。低温流体６０は、低温液体又は液体／気体混合物とすることができ、オプションとして、二酸化炭素（ＣＯ₂）、亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）、液体窒素（Ｎ₂）、ＡＺ−５０（登録商標）（Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ，ニュージャージー製造）等のフルオロカーボン等を含むものとすることができる。低温液体６０が、前記供給ルーメンから低温バルーン３０へと流入すると、それは、ディフューザ４６によって径方向と軸心方向との両方に分配されることができる。このディフューザ４６は、一般には、径方向に向けられた複数の開口部を備えた筒状構造体として構成される。前記開口部は径方向に向けられているので、ディフューザ４６は、冷却流体を低温バルーン３０の壁に対してほぼ垂直に向け、これによって、冷却蒸気とバルーン壁との間の熱伝導係数が極めて均一で非常に高くなるように構成されている。これは、バルーン壁の温度を低下させるのに役立ち、所与の流速の冷却剤に対する抽熱性を高める。更に、前記ポートはバルーンに沿って、周方向と軸心方向との両方に分布されているので、前記ディフューザは、バルーンの表面の大きな部分（通常その大半部分以上）に渡って実質的に均一な冷却を提供することができる。
【００２６】
いくつかの実施例において、前記低温冷却流体は、流体供給ルーメン４４とバルーン３０との間のジュール−トンプソン（Ｊｏｕｌｅ−Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）オリフィスを通過することができる。別の実施例においては、前記低温冷却流体の少なくとも一部は、液体として単数又は複数のポートから出てバルーンに流入することができる。前記液体はバルーン内で気化して、気化のエンタルピーによって周囲の管壁の冷却を促進することができる。前記液体は、前記管壁の少なくとも一部の均一な冷却を更に増大させるべく、バルーン壁の少なくとも一部をコーティングすることができる。このように、ディフューザ４６のポートは、流体供給ルーメン４４の断面積よりも小さな、或いは、流体供給ルーメンの断面積と同じ（又はそれよりも大きな）全断面積を有することができる。
【００２７】
低温冷却流体がバルーン３０内で気化した後、それは、近位側で排気ルーメン４８に沿ってバルーンから出て、排気ポート５０を通ってカテーテル１２から排気される。低温バルーン３０の膨張は、このバルーンに注入される低温流体の量、及び／又は、排気ガスが受ける圧力ヘッド損失によって制御することができる。冷却は、一般に、バルーン３０内の圧力を最小化することによって増強される。冷却量を制御するこの作用を利用するために、固定又は可変オリフィスを排気ポート５０に設けることができる。或いは、冷却を制御し、冷却効率を高めるために、排気ポートを真空にすることも可能である。いくつかの実施例において、低温冷却流体とバルーンの組織係合面との間に断熱材（ｉｎｓｕｌｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）７２の層を設けることができる。適当な断熱可能材料としては、例えば、低温バルーン３０の内側又は外側面、或いは、血管形成バルーン２８の内側又は外側面上等の膨張テフロン（ｅＰＴＦＥ）の薄い層がある。多種多様なその他の断熱材も使用可能である。
【００２８】
低温バルーン３０内の圧力を正確に制御し及び／又はモニタするために、近位側ハウジング２６に、冷却バルーン圧モニタポート５６を備えさせることができる。この圧力モニタポートは、低温バルーン３０と流体連通することができ、好ましくは、専用の圧力モニタルーメン（図示せず）を介する。圧力モニタポート５６と熱電対コネクタ５８とからの信号は、前記コントローラ１８に伝送することができる。
【００２９】
使用時において、図１の前記入れ子配置低温／血管形成バルーンカテーテルは、拡張前の患管壁の前冷却と、拡張後の管壁の冷却と、冷却／拡張の散在と、更には、冷却中の同時拡張をも許容することができる。いくつかの血管内療法においては、拡張無しの冷却が望ましいかもしれず、その場合、コントラスト４０による血管形成バルーン２８の膨張のための構成は不要である。
【００３０】
低温流体送り出しシステム１４が図２に図示されている。この送り出しシステム１４は、低温流体１０４を収納する使い捨て式カートリッジ１０２を利用する。このカートリッジ１０２は、ケーシング１０６に受けられ、このケーシングは付属具１０８にネジ係合する。カートリッジ１０２をケーシング１０６内に配置し、付属具１０８をケーシングにネジ止めすることによって、カートリッジの破断可能なシール１１０を、付属具の突出チューブ１１２によって破断することができる。前記付属具１０８は、冷却流体１０４の漏出を避けるために、ゴムワッシャ１１４等のシール体を備えることができ、他方、付属具とケーシング１０６は、シール１１０の破断を容易にするためのグリップ面を備えたものとすることができる。
【００３１】
一旦シール１１０が付属具１０８によって破断されると、低温冷却流体１０４がルーメン１１６、付属具を通ってバルーン表面に向かって通過する。流体送り出しシステム１４の冷却／血管形成バルーンカテーテル１２への接続は、冷却流体通路に沿って取り外し可能なコネクタ１１８を設けることによって容易にされ、前記コネクタは、通常、前記カテーテルの流体供給ポート４２にシール状態に係合するルアー付属具から構成される。ここで、前記コネクタ１１８は、付属具１０８に対してぴったりと接続された状態で図示されているが、前記流体流路は、もっと長い、オプションとして、フレキシブルなものとされる通路に沿ったものとすることも可能である。事実、本発明の諸態様は、標準式の再使用可能な低温流体供給システムに使用可能である。
【００３２】
図２に図示する流体送り出しシステム１４において、単純な止コック１２０が、付属具１０８とコネクタ１１８との間に配設されている。この止コック１２０は、低温システムのオペレータが、システムのセットアップと同時に、カテーテル１０２のシール１１０を貫通することを可能にし、その後、止コックのレバーを回すことによって、冷却流体の流れを手動で開始することを可能にする。冷却流体の圧力、温度等を確認するために、止コック１２０の一つのポートを、開放された冷却流体通路と連通させることができる。或いは、この止コックポートを、前記止コックが開放された時に、前記冷却流体通路から断絶することも可能である。
【００３３】
ケーシング１０６と付属具１０８とは、種々のポリマー及び／又は金属材料から形成することができる。この実施例において、ケーシング１０６と付属具１０８の少なくとも一部とは、標準式の市販の加圧流体カートリッジを受け入れそれを開放するように寸法設計及び構成された標準品として構成されている。前記ケーシングと付属具のシール開放コンポーネントとは、オーストリア、ウィーンに位置するｉＳｉ Ｇｍｂｈ社によって市販されているコンポーネントを組み立て及び／又は改造することによって形成することができる。
【００３４】
カートリッジ１０２は、輸送、保管、及び、オプションとして、室温で使用可能である。カートリッジ１０２内に封入された低温冷却流体は、ＣＯ₂，Ｎ₂Ｏ，ＡＺ−５０（登録商標）フルオロカーボン、及び／又はその他様々な低温冷却流体から構成することができる。これらの流体はカートリッジ１０２内において極めて高い圧力下にあるので、それらは、室温においてさえ、液体又は気体／液体混合物との状態にある。カートリッジ１０２内における冷却流体１０４の圧力は、多くの場合、室温において、４００ｐｓｉ以上、好ましくは、約５００ｐｓｉ以上である。尚、このカートリッジ圧は、冷却流体の消費に伴って、処理中に低下する。都合の良いことに、冷却流体１０４の量は、前記凍結外科システム（低温流体供給１４とカテーテル１２とを含む）が、標的組織を、前記冷却流流体が前記キャニスタから消費される時間による所定の時間内の時間、所定温度範囲内に冷却し、維持する。換言すると、適当な流体供給カテーテルとキャニスタ構造とを選択することにより、低温療法を、電子制御システム、オペレータ等による積極的介在無しで、自動終了式にすることができる。冷却流が、カートリッジ１０２内の流体圧が大気圧と等しくなった時に停止するようにしたり、或いは、オプションとして、圧力がなんらかの閾値よりも低下した時に中断させることができる。
【００３５】
カートリッジ１０２は、通常、金属構造体として構成される。適当なカートリッジによって、標的組織を、所定時間範囲の時間で処理温度にまで冷却するのに十分な量の低温冷却流体を保持する。カートリッジは、例えば、２ｃｃ〜１００ｃｃ（部分的に、低温流体の瞬間膨張（ｆｌａｓｈ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）温度に依存する）の量を保持し、約５ｇ〜３０ｇの冷却流体を保持することができる。典型的なカートリッジは、約７５０ｐｓｉで、約５ｍｌ〜約２０ｍｌの範囲の量のＮ₂Ｏ、理想的には、約１０ｍｌ又は８ｇの液体Ｎ₂Ｏを収納することができる。好適には、そのようなカートリッジは、ホイップクリームディスペンサ用として市販されているものである。後述するように、キャニスタ１０２は、室温、又は冷蔵保存されるが、好ましくは、使用前に緩やかに暖められる。
【００３６】
以上の説明は、時として低温冷却の効率を高めるための構造と技術とに言及してはいるが、公知の低温冷却技術は、本発明の使用の為の好適処置温度範囲よりも十分低い温度を誘導することが可能である。標的組織の冷却を緩和し、抗増殖効果を提供するために、本発明のシステムは、オプションとして、図１を参照して前述したように、断熱材７２を使用することができる。或いは、冷却流体のバルーンへの流れを間欠的に中断させるために、モータ１２２を止コック１２０に駆動可能に係合させることができる。冷却流体の流れをオン／オフサイクルすることによって、本発明は、組織が、定常状態の冷却流（ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｆｌｏｗ）に関連する低温に到達することを避けるために、冷却システムの熱トランジエントを利用する。
【００３７】
凍結外科用プローブへの冷却流体の流れを間欠的に中断するために様々な構造を使用することができる。図２の実施例において、電気モータアセンブリの出力軸を、改造された市販の医療用止コックに取り付けることができる。適当なモータを、標準的な壁コンセント又はバッテリから電力供給することができ、止コックバルブ回転速度を約毎秒１サイクルに減少させるために減速駆動装置を使用することが可能である。前記駆動モータは、一つの所定温度範囲内の温度を提供するべく固定速度式にしたり、或いは、特定の処置用に所定処置温度範囲を変えるために、及び／又は、特定の環境条件、凍結外科用プローブの構造等に応じて所定温度範囲を提供するべく、サイクル速度を変化させることによって温度を能動的に制御するために可変速度式とすることもできる。
【００３８】
次に図３Ａ〜Ｃを参照すると、ここで別構成の冷却流体中断手段１２４は、タイマ１２８に接続されたソレノイドバルブ１２６から構成することができる。このソレノイドバルブ１２６は、好ましくは、比較的小さな（デッド）スペースを有し、一般に、非金属製本体を有する。タイマ１２８は、電子機械式タイマ、回路（Ｒ−Ｃタイミング回路等）等を有する。前記ソレノイドバルブ本体を非金属材料から形成することは、システムからのエネルギの伝導を避けることに役立つ。バルブの流路のデッドスペースを最小化することは、バルブが膨張チャンバとして作用することに役立ち、もしそのように構成しなければシステムからエネルギを奪ってしまう。
【００３９】
次に図３Ｂを参照すると、モータ駆動回転バルブは、バルブ部材１３０の通路がバルブ本体１３２の通路と一致した時に、カートリッジ１０２からバルーン３０への流体連通を提供し、前記バルブ部材の通路が前記バルブ本体によって妨げられた時に、流れを妨げる。これが、図２に図示されたモータ駆動式止コックの一般的な場合である。バルブ部材１３０の一回転毎に複数の流れサイクルを提供するために様々なバルブ通路構造を使用することが可能であろう。例えば、前記バルブ部材に、Ｘ形状の一対の直交する通路を備えてさせて、バルブの一回転当たり４つの流れサイクルを提供するように構成することができる。流れは、更に、バルブ部材１３０内の単数又は複数の通路の直径、バルブ本体１３２の通路の形状、バルブの回転速度等を変えることによっても変更することができる。好適には、様々な流れサイクルを達成することができる。
【００４０】
次に図３Ｃを参照すると、冷却流体流は、更に、変形可能な流体流導管１３４に対して間欠的に当てられることによってパルス供給することも可能である。適当な導管としては、例えば、比較的厚い管壁を備える約０．０１２″〜約０．０３５″の直径を有するポリアミドチューブがある。変形可能導管の一具体例は、０．０１６″の内径と、約０．００１５″の比較的厚い壁と、更に、約０．０００５″のＰＴＦＥライニングを有するポリアミド管である。
【００４１】
変形可能導管１３４は、フラットプレート１３６とソレノイド１３８との間に狭持させることができる。適当な小型ソレノイドは、バッテリ駆動とすることができ、そしてオプションとして、冷却流を実質的又は完全に塞ぐために十分な力を提供するための機械的利益機構（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を備えたものとすることができる。或いは、加圧シリンダ／ピストン機構を使用して、所与のサイズに対して遥かに高い力を提供するようにすることも可能である。そのような空気シリンダの動力は、外部加圧空気源、カートリッジ１０２等を含む、どのような加圧流体によっても提供することができる。具体的なピンチアクチュエータの如何に拘わらず、流れサイクルの繰り返しはここでもタイマ１２８によって提供することができ、これは、電子機械式タイマ、Ｒ−Ｃ回路、機械式又は圧力作動タイミング機構から構成することができる。尚、前記タイマは、前記ピンチアクチュエータ機構に組み込むことが可能である。
【００４２】
流れ中断手段を使用することの利点は、図４及び５Ａ〜Ｃを参照することによって理解されるであろう。もしも、カートリッジ１０２が７５０ｐｓｉでＮ₂Ｏを収納しており、かつ、このカートリッジが氷浴に入れられたならば（これによって、簡便で再現可能な初期状態が提供される）、冷却流体が、気圧（１４．７ｐｓｉ）から１００ｐｓｉの圧力に瞬間的に膨張（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）することによって、約−４５℃〜約−９０℃の範囲の低温流体温度が発生する。このような低温は、例えば、組織の低温摘出が望ましい治療法に有用である。驚くべきことに、流体圧と冷却システム性能を向上させるために前記カートリッジを緩やかに暖めることが有効である。このように、カートリッジ１０２を、好ましくは、略体温（ホットプレート、水浴等によって）にまで暖めたり、或いは、キャニスタを人のポケット（これはキャニスタを約３３℃にまで暖めることができる）に入れることによって、その他所定の初期状態を提供することができる。更に別の所定初期温度は、単純に手術室の温度とすることができる。
【００４３】
血管形成術、ステント処理、指向性（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）関節切除法、回転式（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ）関節切除法に関連する血管の過形成及び／又は新形成を阻止するべく、アポトーシス又はプログラムされた細胞死を提供する為には、多くの場合、より穏やかな低温治療温度を提供することがより望ましい。心房性細動の治療のための冠状心房（ｃｏｒｏｎａｒｙ ａｔｒｉｕｍ）内の低温障傷部の形成等を含む、その他種々の治療法にとってもこのような処置温度が有利である。一具体例として、約−３０℃よりもはるかに高い、換言すると、多くの凍結外科法によって提供される冷却組織温度よりも遥かに高い、これら処置温度は、１９９８年１１月１２日公開のＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／４９９５７号（その全開示をここに参考文献として合体させる）に記載されている心臓組織摘出装置及び方法に好適である。
【００４４】
次に図５Ａを参照すると、図２に図示された低温流体供給システム１４の手動開放式止コック１２０によって、通常、バルーン３０への冷却流体の定常流（steady state flow）が提供され、これによって、約−３０℃以下の温度にまで急激に（多くの場合、約２秒間以内）低下する組織温度プロファイルが提供される。係合された血管領域は、冷却流体１０４が完全に消費されるまで、この低温状態に留まる。このような低温処置温度は、壊死を引き起こすこと可能性があり、或いは、冷却流体と係合された組織との間に断熱材を設けたり、バルーン３０内の圧力を高める為に前記排気ガスポートを狭めたりすることによって緩和することができる。カートリッジ１０２内の冷却流体の量が制限されていることによって、外科医の積極的介入を必要とすることなく、処理時間が制限される。
【００４５】
次に図５Ｂを参照すると、低温処理温度は、間欠的に繰り返される流体流によって調節することができる。具体的には、組織が最低温度に達する前に、流れを減少させたり、及び／又は大きく中断させたりする。この時点において、体はシステムからエネルギを吸収して、処理組織の温度を上げる。前記中断手段によって、処理中、システムを比較的安定した温度に維持するべく流れをオン／オフすることができる。理想的には、各サイクル中に、約−５℃〜約−２５℃の温度に達するべく、このオン／オフサイクルを、単純な固定タイマによって制御することができる。この具体的実施例において、組織は、熱サイクルの少なくとも一部又は多くの場合その大半を通じて約−５℃〜約−２５℃の範囲の温度に維持される。いくつかの実施例においては、コントローラ１８から中断手段に対して提供される駆動信号を変化させることによって冷却サイクルを変えるために温度フィードバック機構を使用することができる。
【００４６】
次に図５Ｃを参照すると、約２．５ｍｍの直径と、約４ｃｍの長さとを有する低温冷却バルーンを、約１０ｃｃの容量のＮ₂Ｏカートリッジによって冷却した。前記カートリッジは、流れが始まったときに略体温にあり、約７５０ｐｓｉの圧力を提供した。カートリッジ１０２とバルーン３０との間の流路に沿って配設された止コックを、電気モータによって毎秒約１回転の速度で回転させた。このベンチトップ実験においては、バルーン３０を体温の水中に配置し、バルーンの外側表面の温度を測定した。これらの実験によって、これら二種類の実験冷却ランにおいて図示されている処理温度が得られた。
【００４７】
調節温度低温システム１０を使用する方法が図６Ａ〜Ｃに図示されている。通常、カテーテル１２を、最も一般的には広く知られているセルディンガー法を使用して、導入シースを介して血管に導入する。ガイドワイヤＧＷを血管を通して操作し、カテーテル１２をガイドワイヤ上に進行させ、患部ＤＰ管壁ＶＷの近傍に位置決めする。
【００４８】
バルーン３０が位置決めされると、このバルーンを、図６Ｂに図示されているように、血管を拡張させるべく従来式に膨張させることができる。図１０を参照して理解されるように、拡張は、この拡張プロセスの螢光透視法案内を容易にするべく従来のコントラスト流体４０を使用して外側の血管形成バルーンを使用して行うことができる。或いは、血管を、別体の血管形成バルーン、軸心方向に変位した血管形成バルーンを使用して、又は、前記低温バルーン自身を使用することによって、拡張することも可能である。更に別の方法として、拡張の前、又は拡張中に、低温冷却を開始することも可能である。いずれにせよ、冷却は、好ましくは、使い捨て式カートリッジをバルーン３０に接続し、前記カートリッジ内に収納された低温冷却流体が前記バルーンに送られることによって行われる。カートリッジとバルーンとの間の冷却流体は、処置温度を緩和するべく間欠的に中断され、これにより、バルーン３０によって熱係合された管壁ＶＷの表面層８８が、約１０秒間〜約６０秒間の範囲の時間、約−５℃〜約−２５℃の処置温度範囲内で周期的に変化する。その結果、この処置された組織層にアポトーシスが起こり、これによって、拡張に対する管壁の増殖反応を回避及び／又は減少させる。
【００４９】
又、図６Ａ及び６Ｃを参照することによって理解されるように、プラークＰ又はその他の閉塞性物質によって管のルーメンＬの一部が被覆されている可能性がある。ルーメンＬをライニングしている管壁組織を所望の処理温度で処理するために、バルーン３０を、その外側表面がその所望の組織処理温度範囲よりも大幅に低い温度となるように冷却することができる。具体的には、バルーン３０を、バルーン表面と標的管組織との間に位置する閉塞性物質の厚みを補正するように選択される外側表面温度となるように冷却することができ、前記選択されるバルーン温度は、一般に、閉塞性物質の厚みが増大するに従って低下する。前記閉塞性物質の厚みは、血管内超音波（ＩＶＵＳ）、螢光透視法等を含む種々の技術を使用して血管内で測定することができる。
【００５０】
以上、具体的実施例を、例示的にかつ理解の明瞭性の為に或る程度詳細に説明したが、当業者は、種々の改変、変更及び応用を容易に想到するであろう。例えば、本発明の抗増殖的作用は、血管形成法、ステント処理、指向性（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）関節切除法、回転式（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ）関節切除法等の種々の血管内治療法にも有用である。従来の凍結外科流体供給システムから供給される手持ち式の剛直な凍結外科用プローブ軸を操作することによって行われる開放外科処置等の、その他の処理プローブにおいてもここに記載した中断された冷却流体流によって提供される緩和された低温処置温度の恩恵を受けるであろう。血管系を通して最もアクセスが容易な組織の摘出が必要な場合には、使い捨て式カートリッジを、フレキシブルな血管内カテーテルと共に使用することによって所定の大きさの障傷部を形成することができ、冷却の全体量は、カートリッジ内の利用可能な低温冷却流体の量によって制限される。このように、本発明の範囲は、添付の請求項のみによって限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理による、低温流体供給システムを含む低温／血管形成バルーンカテーテルシステムを略示している
【図２】図１の凍結外科システムに使用される低温流体供給システムの分解断面図である
【図３Ａ】凍結外科システムの処理温度を緩和するための様々な流れ中断手段を略示している
【図３Ｂ】凍結外科システムの処理温度を緩和するための様々な流れ中断手段を略示している
【図３Ｃ】凍結外科システムの処理温度を緩和するための様々な流れ中断手段を略示している
【図４】Ｎ₂Ｏの膨張によって提供される低温冷却温度を示している
【図５Ａ】本発明の前記低温流体供給を含む血管内低温バルーンカテーテルシステムによって提供される理論上及び測定処置温度のグラフである
【図５Ｂ】本発明の前記低温流体供給を含む血管内低温バルーンカテーテルシステムによって提供される理論上及び測定処置温度のグラフである
【図５Ｃ】本発明の前記低温流体供給を含む血管内低温バルーンカテーテルシステムによって提供される理論上及び測定処置温度のグラフである
【図６Ａ】本発明の過形成阻止のための方法を略示する部分断面図である
【図６Ｂ】本発明の過形成阻止のための方法を略示する部分断面図である
【図６Ｃ】本発明の過形成阻止のための方法を略示する部分断面図である

Claims (15)

1. 低温流体導入部と標的組織に係合するための冷却表面とを備えた低温血管内カテーテルと共に使用される低温流体送り出しシステムであって、
   前記低温血管内カテーテルは、
   近端部と遠端部とを有し、それらの間に流体供給ルーメンと排気ルーメンとを延在させてなるカテーテル本体と、
   前記カテーテル本体の遠端部に設けられ、流体供給ルーメン及び排気ルーメンに連通する内側面を有する第１のバルーンと、
   前記第１のバルーン上に設けられる第２のバルーンと、
   前記第１のバルーンと前記第２のバルーンとの間に設けられる断熱材の層と
   を備え、
   前記低温流体送り出しシステムは、
   低温流体流出部を備えた低温流体容器と、
   前記低温流体容器の低温流体流出部を前記カテーテルの低温流体導入部に接続する低温流体路と、
   前記低温流体路に沿って配置され、前記冷却表面による冷却を制限すべく前記低温流体容器から前記カテーテルへの低温流体の流れを間欠的に阻止する流れ中断手段と
   を有する低温流体送り出しシステム。
2. 前記流れ中断手段は、ソレノイドバルブを有する請求項１に記載の低温流体送り出しシステム。
3. 前記流れ中断手段はバルブ本体に回転可能に係合するバルブ部材を有し、そのバルブ部材が第１回転位置にある時に低温流体の連通を提供し、バルブ部材が第２回転位置にある時に低温流体の連通を阻止する請求項１に記載の低温流体送り出しシステム。
4. 前記流れ中断手段は、更に、前記バルブ部材に駆動可能に接続されたモータを有する請求項３に記載の低温流体送り出しシステム。
5. 前記バルブ本体は、非金属製ハウジングを有する請求項３に記載の低温流体送り出しシステム。
6. 前記流れ中断手段は、変形可能低温導管と、第１位置と第２位置との間で移動可能な受動部材を備えるソレノイドとを有し、前記変形可能導管は前記ソレノイド部材が前記第１位置にある時に開放され、前記変形可能導管は前記ソレノイド部材が前記第２位置にある時に閉塞される請求項１に記載の低温流体送り出しシステム。
7. 前記低温流体容器は、シールを備える単用カートリッジを有し、更に、前記カートリッジ内に収納されるとともに、前記カートリッジが室温にある時に前記シールによって圧力下に維持される低温流体を有する請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の低温流体送り出しシステム。
8. 前記低温流体は、前記標的組織の所望の処理を行うために、前記標的組織を、所定の範囲の時間、所定の範囲の温度に維持する量を有する請求項７に記載の低温流体送り出しシステム。
9. 請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の低温流体送り出しシステムであって、患者の体の患血管領域の過形成を阻止すべく低温血管内カテーテルと共に使用される低温流体送り出しシステムにおいて、
   前記カテーテルに接続するためのコネクタを備え、
   前記低温流体路は、前記低温流体容器から前記コネクタへの連通を提供し、かつシールを有し、
   前記低温流体容器内に低温流体が収容され、
   前記低温流体は、前記コネクタが前記カテーテルに接続されて前記シールが開放された時に、前記過形成を阻止すべく前記カテーテルにより血管を所定の範囲の温度にまで冷却する量と圧力とを有している低温流体送り出しシステム。
10. 前記低温流体は、前記低温流体容器及びその低温流体容器内の低温流体が室温以上に置かれている時に、この低温流体容器によって前記圧力に保持されている請求項９に記載の低温流体送り出しシステム。
11. 前記低温流体の量は、血管を、所定の処理時間範囲内の一定時間その前記温度範囲内に維持するのに十分なものである請求項９又は１０に記載の低温流体送り出しシステム。
12. 前記低温流体の量と圧力とは、患血管領域の表面を、約１０秒間〜約６０秒間の時間、約−５℃〜約−２５℃の温度に冷却するのに十分なものである請求項９〜１１のうちいずれか一項に記載の低温流体送り出しシステム。
13. 前記低温流体容器は、使い捨て式カートリッジであり、更に、前記システムが前記低温流体容器を受け入れるケーシングを有し、このケーシングは、付属具の回転によって前記使い捨て式カートリッジのシールが破断するよう付属具にネジ係合している請求項９〜１２のうちいずれか一項に記載の低温流体送り出しシステム。
14. 前記低温流体容器内の前記低温流体の圧力は、約４００〜１０００ｐｓｉの範囲である請求項９〜１３のうちいずれか一項に記載の低温流体送り出しシステム。
15. 前記低温流体はＮ_２Ｏを含み、前記低温流体容器内のこの低温流体の量は約５〜約３０グラムである請求項９〜１４のうちいずれか一項に記載の低温流体送り出しシステム。

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