JP4808909B2 - 鼻咽頭領域の症状を治療するための方法及び装置 - Google Patents
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Description
背景
1.本発明の分野
本発明は、いびき及び睡眠無呼吸などの鼻咽頭領域の症状を治療する方法及び装置に関する。特に、本発明は、鼻咽頭領域の組織の剛性を高めるための方法及び装置に関する。
【0002】
2.従来の技術の説明
いびきが科学的及び学問的な注目を集めることが多くなってきている。ある文献は、成人の20%までが習慣的にいびきをかくと推定している。例えばHuang他の「Biomechanics of Snoring」(Endeavour、第19巻第3号、96〜100ページ(1995年))においてかかる推定がなされている。いびきは夫婦の不和の重大な原因となりうる。加えて、いびきをかく人にとっていびきは健康上の重大な危険を及ぼす可能性もある。習慣的にいびきをかく人の10%が、睡眠中の気道のつぶれによる閉塞性睡眠無呼吸症候群をもたらす可能性を有している。
【0003】
いびきに対処しようとする数多くの努力にも関わらず、いびきの有効な治療法は見つかっていない。いびきの治療法として、マウスガード又はその他の器具を睡眠中に患者に装着させる方法がある。しかし、患者はそのような器具を不快に感じ、(おそらくは夫婦間のストレスを増加させるものと思われる)使用を止めてしまう場合が多い。
【0004】
いびき及び閉塞性睡眠無呼吸を治療するために、軟口蓋を電気的に刺激することが示唆されている。例えば、Schwartz他の「Effects of electrical stimulation to the soft palate on snoring and obstructive sleep apnea」(J. Prosthetic Dentistry、273〜281ページ(1996年))においてかかる記載がなされている。そのような刺激を加えるための装置は米国特許第5,284,161号及び第5,792,067号に記載されている。そのような装置を用いる場合、患者は使用時の摂生を厳守しなければならず、しかも睡眠中に患者を不快な状況にさらすことになる。睡眠無呼吸を治療するための電気的刺激は、Wiltfang他の「First results on daytime submandibular electrostimulation of suprahyoidal muscles to prevent night-time hypopharyngeal collapse in obstructive sleep apnea syndrome」(International Journal of Oral & Maxillofacial Surgery、21〜25ページ(1999年))の中で論じられている。
【0005】
外科的治療も採用されてきている。口蓋垂口蓋咽頭成形術はそのような治療の一つである。この方法では、いわゆるレーザ切除により軟口蓋の後端部を約2cm除去することで、軟口蓋が舌と咽喉頭の咽頭壁との間で震動する可能性を低下させる。この方法はいびきを緩和するには有効である場合が多いが、苦痛を伴い望ましくない副作用をもたらすことも多い。すなわち、軟口蓋の後端部を除去することは、嚥下中及び会話時に軟口蓋が鼻道を密閉する能力をも低下させてしまう。口蓋垂口蓋咽頭成形術の患者のうち推定で25%の人が、飲み物を飲んでいる間に液体が口から鼻へ漏れてしまうこととなる。先に挙げたHuang他の文献の99ページにかかる記載がなされている。口蓋垂口蓋咽頭成形術(UPPP)は、軟口蓋の1.5cmまでの切除を説明したHarries他の「The Surgical treatment of snoring」(Journal of Laryngology and Otology、1105〜1106ページ(1996年))にも記載されている。いびき治療の評価はCole他の「Snoring: A review and a Reassessment」(Journal of Otolaryngology、303〜306ページ(1995年))で論じられている。
【0006】
上記のHuang他の文献は軟口蓋及び口蓋いびきを軟口蓋を通過する気流に応答する振動系として説明している。その結果として発生する軟口蓋の震動(気道の急速な開閉)は、いびきと関連する音を発生させる動的応答である。Huang他は口蓋垂口蓋咽頭成形術に代わる方法を提案している。その提案は、外科用レーザを使用して軟口蓋の表面に瘢痕組織を形成することを含む。瘢痕は、軟口蓋の柔軟性を低下させ、口蓋の震動を減少させる。Huang他はいびきの完全な又はほぼ完全な減少及び副作用の減少という初期結果を報告している。
【0007】
口蓋垂口蓋咽頭成形術やHuang他により提案されたような外科的方法には共通する問題がある。外科的治療(すなわち、口蓋組織の切除又は口蓋組織の瘢痕付け)を施した領域が、患者の症状を治療するために必要な範囲を越えてしまうことがある。外科用レーザの費用が高い。提案された方法は苦痛を伴い、治癒期間は長引き、不快が続く。当該方法は複雑な問題と副作用を有し、その有効性にもばらつきがある(例えば、Huang他は患者の75%に有望な結果が見られたと報告しているが、これは最大で患者の25%が苦痛を伴う外科手術の後でも有効に治療されないことを示唆している)。これらの方法は不快感を持続させる場合もある。例えば、軟口蓋の瘢痕組織は患者を刺激し続けるであろう。重要な点は、これらの方法が外科手術の利点では埋め合わせられないほどの不都合な副作用を誘起する事態になった場合に、元に戻せないということである。
【0008】
咽頭いびきの場合、軟口蓋と喉頭との間の領域で咽頭気道がつぶれる。気道つぶれを治療する技法の1つが連続正気道圧力(CPAP)である。CPAPにおいては、患者の気道を維持するために加圧下で空気を通過させる。しかし、そのような機器は大型で高価であり、一般に健康全般を脅かすほど重度の閉塞性睡眠無呼吸を持つ患者に限られている。Huang他の97ページを参照されたい。
【0009】
いびき治療の技法の1つは、2000年2月25日に出願され、本出願と同一の譲受人に譲渡された同時係属出願Ser.No.09/513,432に開示されている。その出願のいくつかの実施形態によれば、軟口蓋の剛性を増すために軟口蓋に永久インプラントを配置する。
【0010】
発明の概要
本発明の1つの面によれば、いびき及び睡眠無呼吸などの患者の上気道の症状を治療するための方法及び装置が開示される。本発明は、組織内部で限定された遊走をし且つ微粒子物質に対する組織の線維形成応答を促進するように選択される微粒子物質を選択することを含む。組織を構造的に補強するために、組織領域に微粒子物質の塊が注入される。
【0011】
好ましい実施形態の説明
A.生理学的背景
そこで図面を参照して、本発明の好ましい一実施形態を説明する。尚、図面のいくつかの図を通して、同じ要素は同じ図中符号により指示されている。
【0012】
図1は、治療前の患者の鼻咽頭領域を示す横断面図である。図2は、治療前の患者の開いた口を通して見た軟口蓋SPを示す。図1は鼻N、口M及び咽喉頭THを示す。口の口腔OCに舌Tが見えている。硬口蓋HP(骨Bを含む)は口腔OCを鼻腔NCから分離している。鼻腔NCの中に甲介骨C(一部で鼻洞(図示せず)を規定する軟組織)がある。
【0013】
軟口蓋SP(骨により支持されていない、筋肉により動かされる軟組織)は先端部LEで硬口蓋HPから片持ち状態で垂れ下がり、後端部TEで終わっている。軟口蓋SPの下方で、咽頭壁PWが咽喉頭道TPを規定している。鼻道NPは鼻腔NCと咽頭壁PWとをつなぐ。喉頭蓋EPの下方で、咽喉頭道TPは肺へ空気を通過させる気管TRと、食物及び飲料を胃へ通過させる食道ESとに分岐されている。
【0014】
軟口蓋SPは、軟口蓋SPを持ち上げて後端部TEを咽頭壁PWの後部領域に押し付けるために筋肉(別個には示されておらず、図中符号もない)により動作される。これにより、嚥下中に鼻腔NCは口腔OCから密閉される。喉頭蓋EPは食物や飲料の嚥下中に気管TRを閉鎖し、呼吸時に気管TRを開放する。
【0015】
この開示においては、便宜上、鼻腔NC、口腔OC及び咽喉頭道TPを合わせて患者の鼻咽頭領域と呼び、その領域は鼻腔NC、口腔OC及び咽喉頭道TPを規定するための様々な人体表面をも含む。当該人体表面は甲介骨Cの外表面、軟口蓋SPの上下の表面及び咽頭壁PWの外表面を含む。外表面とは空気にさらされている表面を意味する。軟口蓋SPの上下の表面は共に外表面である。
【0016】
いびきは鼻咽頭領域のいくつかの表面又は構造のいずれか1つの振動の結果として起こる。最も一般的には、軟口蓋SPの振動にいびきの原因を求めることができる。しかし、甲介骨C及び咽頭壁PWの振動作用もいびき音の一因となりうる。鼻咽頭領域の2つ以上の領域の振動作用がいびき音の原因となることも珍しくはない。睡眠無呼吸は睡眠中に鼻咽頭壁が部分的に又は完全につぶれることが原因となって起こる。
【0017】
本明細書の説明の大半は軟口蓋SPへの補強インプラントの埋め込みについて行うが、甲介骨C及び咽頭壁PWを含めた鼻咽頭領域の他の領域にも本発明を適用できることは理解できよう。
【0018】
いびき音は気道の急速な閉塞と開放が原因となるインパルスにより発生する。Huang他は、いびきをかいている間に気道の開閉は毎秒50回起こると述べている。Huang他は、気流に応答した軟口蓋の振動を例示するためにばね−質量モデル(図5)を利用している(図中、軟口蓋は固定アンカAからばねSにより吊り下げられている質量を有するボールBである)。
【0019】
Huang他は、口蓋垂口蓋咽頭成形術における軟口蓋SPの短縮は、軟口蓋の震動が起こる臨界気流速度を有効に増加させたと推定している。図3の陰影を付けた領域SAは、この手順の間に除去されるべき軟口蓋SPの後端部TEの領域を示す。Huang他により提案されたこれに代わる手順は、臨界気流速度を実現するために加えられる表面瘢痕付けによって軟口蓋SPの屈曲性を低下させる方法である。図4の陰影を付けた領域SA’は、この代替方法により瘢痕が残されるべき領域を示す。図4において、点線Lは軟口蓋と硬口蓋の境界を示す。
【0020】
本発明は、軟口蓋SPに適したモデルとして図5のばね−質量モデルを用いて、モデルの要素を変化させ、気流に対する軟口蓋SPの動的応答の変化を求めることにより、軟口蓋SPに埋め込む外科インプラントを求めるものである。インプラントはモデルの質量(図5のボールB)、ばねSのばね定数、ばねSの減衰又はそれらの要素の何らかの組み合わせを変化させることができる。従来の外科的技法とは異なり、以下に説明するインプラントはわずかな切開で容易に挿入でき、その結果、患者の不快感が減少する。また、インプラントは(Huang他の表面への瘢痕付けのように)口の中で露出されないため、患者の刺激にならない。更に、以下に説明するように、動的再モデル化の程度を細かく調整できるため、過剰な解剖学的修正の必要がなく、結果が良くない場合には元に戻すことができる。
【0021】
B.同時係属出願の開示
背景を例示すべく、図6から図15及び関連する以下の記載により先に挙げた米国特許出願Ser.No.09/513,432に開示されている発明のいくつかの実施形態を説明する。
【0022】
図6及び図7は、軟口蓋SPの後端部TEに近接して個別の質量のユニット10(球などの移植可能なモジュラーユニット又は他の形状のインプラントの形態をとる)が埋め込まれている実施形態を示す。図5のモデルを参照して説明すると、これらの球は質量−ばね系に質量を追加することにより、気流に対する動的応答を変化させるとともに、変位及び加速に対する抵抗が増す。モジュールはチタン又はセラミックなどの何らかの生体適合性物質として説明されている。
【0023】
球は、焼結あるいはその他の方法で提供されることにより、外表面に組織の成長を誘起する物質を有する。かかる物質は、組織内部成長がインプラント10を所定の場所に固着させることを可能にし、あるいは促進する。また、インプラント10の埋め込みにより、軟口蓋SPの剛性を高めるように作用する線維形成応答が誘起される(更に、変位及び加速に対する動的応答及び抵抗が変化する)。焼結又は被覆された球10は線維形成応答を向上させ、その結果、補強の効果が得られる。
【0024】
ばね−質量系の質量を修正することに加えて、動的応答を変化させるために図5のばね要素Sを(単独で又は質量の変更と組み合わせて)変形させることができる。図8から図11は、軟口蓋に埋め込むための柔軟な条片の形態をとるインプラント20を示す。「条片」という用語は、長く、幅の狭いインプラントに限定されず、軟口蓋SPの動的モデルを変形するために移植されるプレート又はその他の形状の物体も含むことができる。
【0025】
条片20の横の寸法は縦の寸法より短い。一例として、条片は約20〜30mmの長さLs、約2〜4mmの厚さTs及び5〜10mmの幅Wsを有するが、これらの寸法には限定されない。図8に示すように、条片20は、長手方向寸法Lsが硬口蓋HPに隣接する位置から軟口蓋SPの後端部TEに向かって延出するように軟口蓋SPに埋め込まれる。図9に示すように、軟口蓋SPに複数の条片20を後方に向かってまっすぐに延出するように、又は後方へ延出する間に側方へ屈曲するように埋め込んでも良い。
【0026】
軟口蓋SPをこのように補強することにより、図5のばね−質量系におけるばねSが補強、減衰され、軟口蓋SPの動的応答が変化する。条片20は、軟口蓋SPの偏向を更に阻止し且つ軟口蓋SPを図5の弛緩状態にさせるような所定のばね定数を有するばねであっても良い。条片20の剛性、条片20のばね定数及び条片20の数は、嚥下中に軟口蓋SPの閉鎖が妨害されるのを回避するように選択される。適切な材料の例として、チタン及びニチノール(周知のニッケルとチタンの合金)がある。図9及び図10の例と同様に、必要に応じて条片20は組織内部成長を誘起する物質を表面に設けるか、又は被覆されていても差し支えない。
【0027】
図11は、ねじり合わされた又はより合わされた繊維103a、103bから形成されたインプラント20'を示す。1本の繊維を使用することも可能であろうが、この実施形態は互いにより合わされた又はねじり合わされた2本の異なる繊維103a、103bから形成できる。一方の繊維103aは繊維形成応答を促進するために設けられる。このような繊維103aはポリエステル又は絹の縫合糸材料であれば良い(個々の繊維103aはより合わせ又はねじり合わせ要素から形成される)。他方の繊維は生体吸収可能な繊維(例えば、コラーゲンなどの天然材料又はPDS縫合糸材料などの合成材料を含む生体吸収可能な縫合糸材料)であれば良い。あるいは、第2の繊維103bは、インプラントの剛性を更に向上させるためのポリプロピレン縫合糸材料などの吸収不可能な材料であっても良い。繊維103a、103bは、更に剛性を向上させるために、インプラント102'の軸方向長さに沿って互いに接合されれば良い。
【0028】
図12及び図13は、軟口蓋SPにインプラントを埋め込むための送り出しシステム100を示す。図13〜図15は条片インプラント20(図11のインプラント20'など)の場合の新規な送り出しシステム100の使用を示す。
【0029】
軟口蓋の組織に穴をあけるために先端部61が研摩によって傾斜面として形成された針66が設けられている。針66は中空であり、内部で滑らせるための密な許容差をもってインプラント20を保持している。ロッド64は針66の内部でインプラント20に近接するように摺動自在に位置決めされる。インプラント20は針66により軟口蓋内部の所望の移植場所へ送り出される。所望の場所で、ロッド64を所定の位置に保持しつつ針を引き抜くことにより、インプラント20はその位置におさまる。ロッド64と針66の相対運動によって、軟口蓋に対してインプラント20を移動させる必要なくロッド64はインプラント20を針66から完全に押出す。
【0030】
針66を軟口蓋を通して前進させる間に、組織と体液は針66の中に入り込もうとし、後にインプラント102が針66から抜け出るのを妨げる場合がある。針66の中に組織が侵入するのを防止するために、オプションであるプラグ104が設けられている。プラグ104は生体吸収可能な材料である。押出しの間、ロッド64は(針66の引き抜きによって)プラグ104とインプラント20の双方を針66から押出す。プラグ104は生体吸収可能であるので、時間の経過に伴ってプラグ104は患者の身体に吸収される。インプラント20は軟口蓋の動的応答を変化させることに関して先に説明した治療効果を発揮する。
【0031】
プラグ104が針66の根元まで押し込まれるのを避けるために、針66は先端部61に、ロッド64及びインプラント20の直径に近い直径を有する第1の孔66aと、第2の孔66bとを含む。第2の孔66bは第1の孔66aと同軸であり且つ第1の孔66aより大きいため、針66の内部に環状保持縁部65が規定される。プラグ104は保持縁部65に当接し、針66が軟口蓋の組織を通って進んで行く間にプラグが針66の中へ押し込まれる事態は抑止される。
【0032】
インプラント20が装填された針66を必要に応じて滅菌のために浸漬できるように、針66の先端部61に多数の孔を設けても良い。
【0033】
C.微粒子物質の塊
図14及び図15は、微粒子物質の塊であるインプラント20''を示す。そのような微粒子物質の一例はマイクロビーズであろう。その一例は米国特許第5,792,478号及び第5,421,406号で教示されている。これらの特許は100μから1000μの横断面寸法を有する炭素被覆金属粒子又はセラミック粒子を教示している。粒子は液体又はゲルの中に支持されている。これらの特許によれば、人体組織に挿入されると、粒子は著しく大きくは遊走せず、線維形成応答によって、粒子が注入された組織は明らかに硬化する。
【0034】
米国特許第5,792,478号の粒子は補強注入のための粒子の一例である。そのような粒子はセラミック粒子、純正な炭素粒子、又はその他の生体に適合する粒子を更に含むことが可能である。例えば、粒子はガラス質炭素、ジルコニア(ZrO2)、アルミナ(Al2O3)又は高分子粒子であっても良い。粒子は液体又はゲル媒体の中で支持することができる。粒子はマルチモード粒径分布を有することができる(すなわち、小さな粒子がより大きな粒子の間の間隙空間に充満している2つ以上の大きさの粒子の混合物)。
【0035】
粒子の塊20''を軟口蓋SPに注入するための、針により塊20''を挿入することができる。塊は図8及び図9のインプラント20の体積と同じ体積であっても良い。図15を参照すると、軟口蓋に複数の塊を注入し、その結果、ほぼ球形の粒子の沈着物20'''を沈着させることができる。あるいは、図8及び図9のインプラント20と同様の寸法のラインに沿って塊20''(図14)を沈着させるように粒子を同時に噴出させながら、注入針を引いてゆくことも可能である。
【0036】
以上の説明は軟口蓋SPの剛性を高めるためのインプラントの利用に重点を置いていた。インプラント20''は、いびきを治療するために、鼻咽頭領域の組織のどの場所にも(例えば、甲介骨C又は他の鼻粘膜表面、軟口蓋SP又は咽頭壁PW−側方又は後方など)配置できる。また、そのような治療は咽喉頭の組織の剛性を高めると共に、気道の剛性を高めることにより気道のつぶれの結果として起こる睡眠無呼吸を治療することができる。
【0037】
粒子の塊を針で沈着させる方法は現時点では最も好ましいが、他の方法により塊を挿入することも可能である。図16は、上記のようなマイクロビーズ204を収納した内部空間202を有するパッチ200を介する粒子の沈着を示す。パッチ200の一方の側面200aは内部空間202と連通する微細な針206のアレイを含む。苦痛と出血をできる限り少なくするため、針206は直径が小さく、浅い穿通針であれば良い。直径が小さく、浅い針の例はErickson他の米国特許第5,582,184号に示されている。側面200aを組織(例えば、図16に示すように咽頭壁PW)に押し付けて、PWの組織の外表面に針206を刺す。次に、パッチ200を(指の圧力、ローラなどにより)押しつぶして、内部空間202から複数の針206を通してビーズ204を噴射させることができる。各々の針206を通してビーズ204の体積の一部ずつが噴射されるように、パッチ200に内部仕切り壁(図示せず)を設けることができる。図においては、わかりやすくするために、パッチ200の厚さを誇張して示してある。
【0038】
鼻咽頭領域の組織を補強することにより振動及びいびきを減少させることができる構造を実現した。そのような構造は睡眠無呼吸の治療として気道のつぶれを減少させる。
【0039】
以上、上気道の症状を治療するための鼻咽頭領域用インプラントに関して本発明にかかる数多くの実施形態を説明した。本発明について説明してきたが、代替構成や実施形態は当業者には明白であろう。そのような変形及び等価の構成は請求の範囲の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 治療前の患者の鼻咽頭領域を横断面で示す図である。
【図2】 図1の治療前の患者の開いた口を通して見た軟口蓋を示す図である。
【図3】 図1に示した口の内部の正面図において、従来の第1の外科的手順に従って切除されるべき領域を示した図である。
【図4】 図3において、従来の第2の外科的手順に従って瘢痕を残されるべき領域を示した図である。
【図5】 軟口蓋のばね−質量系モデルを表す概略図である。
【図6】 図1において質量のユニットの形態をとるインプラントを軟口蓋に埋め込んだ状態を示した図である。
【図7】 図3において図6の質量ユニットを示した図である。
【図8】 図6において、細長い部材の形態をとるインプラントを軟口蓋に埋め込んだ状態を示す図である。
【図9】 図7において、図8のインプラントを示した図である。
【図10】 図8のインプラントの斜視図である。
【図11】 より合わせインプラントの斜視図である。
【図12】 インプラントを軟口蓋に埋め込むための送り出しシステムの側断面図である。
【図13】 送り出しシステムからのインプラントの送り出しの後の図12の展開図である。
【図14】 図1において、直線経路に配置されたマイクロビーズの塊の形態をとるインプラントが軟口蓋に埋め込まれた状態を示した図である。
【図15】 図3において球形沈着物として沈着したマイクロビーズを示した図である。
【図16】 複数の針を通してマイクロビーズの塊を送り出すためのパッチを示す概略図である。
Claims (8)
- 治療前において、通過する気流に対して所定の動的応答特性を有している軟組織領域の、前記気流に応答するいびき音発生振動に少なくとも一部は起因するいびきを患っている患者のいびきを治療する装置であって、
前記軟組織領域の内部に埋め込む大きさに形成された生体適合性材料を備えるインプラントを具備し、
前記インプラントは、移植後、前記軟組織領域の機能を妨害することなく前記動的応答を変化させるために前記軟組織領域の剛性を高めるための剛性を有するように選択され、
前記インプラントは、前記軟組織領域に沈着されるべき微粒子物質の塊を含み、選択される前記微粒子物質は前記軟組織領域の剛性を高めるための線維形成応答を誘起することを特徴とする装置。 - 前記微粒子物質は液体担体の中に支持されていることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記微粒子物質は、小さな粒子がより大きな粒子の間の間隙空間に充満している2つ以上の大きさの粒子の混合物であることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記軟組織領域は前記患者の軟口蓋であることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記軟組織領域は前記患者の鼻粘膜表面であることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記鼻粘膜表面は前記患者の甲介骨であることを特徴とする請求項5記載の装置。
- 前記軟組織領域は前記患者の咽頭壁であることを特徴とする請求項1記載の装置。
- 前記軟組織領域は前記患者の喉頭蓋であることを特徴とする請求項1記載の装置。
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