JPWO2019111239A5 - - Google Patents

Download PDF

Info

Publication number
JPWO2019111239A5
JPWO2019111239A5 JP2020530980A JP2020530980A JPWO2019111239A5 JP WO2019111239 A5 JPWO2019111239 A5 JP WO2019111239A5 JP 2020530980 A JP2020530980 A JP 2020530980A JP 2020530980 A JP2020530980 A JP 2020530980A JP WO2019111239 A5 JPWO2019111239 A5 JP WO2019111239A5
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wave
mechanical
directing device
short duration
amplitude
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020530980A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7411549B2 (en
JP2021505271A (en
Publication date
Application filed filed Critical
Priority claimed from PCT/IB2018/059831 external-priority patent/WO2019111239A1/en
Publication of JP2021505271A publication Critical patent/JP2021505271A/en
Publication of JPWO2019111239A5 publication Critical patent/JPWO2019111239A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7411549B2 publication Critical patent/JP7411549B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、医療機器の分野に関し、特に、細胞、組織および/または器官に対して医学的治療を実施するために超音波および衝撃波などの機械的な波を用いる医療機器およびシステムに関する。 The present invention relates to the field of medical devices, and in particular to medical devices and systems that use mechanical waves such as ultrasound and shock waves to perform medical treatments on cells, tissues and/or organs.

背景
超音波または衝撃波を用いる非侵襲的治療は、一般的に、たとえば腎臓結石および前立腺がんといったさまざまな疾患の治療に使用されている。それらは、機械的な波の供給源が治療対象の患者の身体の外部にあるため、処置が非侵襲的であると見なされ得るので、魅力的である。機械的エネルギ源を適切に設計することにより、通常は機械的な波を体内の治療の標的に収束させることができる。しかしながら、この技術には限界がある。たとえば、治療の標的の正確な位置を得ることは、使用する撮像方法の限界のために難しい場合がある。また、エネルギは、収束する波自体の物理的限界、および、波が伝播する先のさまざまな組織および器官内部の異質性のために、所望の標的位置に正確に収束しない場合がある。さらなる例では、標的におけるエネルギ密度が、所望の治療を達成するのに十分ではない場合がある。
BACKGROUND Non-invasive treatments using ultrasound or shock waves are commonly used to treat a variety of diseases such as kidney stones and prostate cancer. They are attractive because the source of the mechanical waves is external to the body of the patient being treated, so the procedure can be considered non-invasive. By properly designing the mechanical energy source, the mechanical waves can typically be focused on a therapeutic target within the body. However, this technique has limitations. For example, obtaining the precise location of the therapeutic target can be difficult due to the limitations of the imaging methods used. Also, the energy may not be precisely focused to the desired target location due to the physical limitations of the converging waves themselves and the heterogeneity within the various tissues and organs to which the waves propagate. In a further example, the energy density at the target may not be sufficient to achieve the desired treatment.

したがって、機械的な波を送るための改善された方法および装置が必要とされている。 Accordingly, there is a need for improved methods and apparatus for delivering mechanical waves.

概要
第1の広範な局面によると、機械的な波を送って身体の血管内に存在する病変を治療するためのシステムが提供され、上記システムは、上記身体の外部から機械的な波を発生させるための外部機械的波源と、上記血管に挿入可能な波向装置とを備え、上記波向装置は、上記外部機械的波源によって発生した上記機械的な波を受け、標的方向に従って上記機械的な波を方向転換するためのものである。
SUMMARY According to a first broad aspect, there is provided a system for transmitting mechanical waves to treat lesions existing within blood vessels of a body, said system generating mechanical waves from outside said body. and a wave directing device insertable into the vessel, the wave directing device receiving the mechanical wave generated by the external mechanical wave source and directing the mechanical wave according to a target direction. It is for turning a wave.

一実施形態において、上記波向装置は、上記外部機械的波源から受けた上記機械的な波を反射して集中させるように適合される。 In one embodiment, the wave directing device is adapted to reflect and focus the mechanical waves received from the external mechanical wave source.

一実施形態において、上記波向装置は、凹形状、半球形状、および放物線形状のうちの1つを有する少なくとも1つの部分を備える。 In one embodiment, the wave director comprises at least one portion having one of a concave shape, a hemispherical shape and a parabolic shape.

一実施形態において、上記波向装置は、水の音響インピーダンスよりも大きい音響インピーダンスを有する反射材料で構成される、および被覆される、のうちの一方である。 In one embodiment, the wave directing device is one of composed of and coated with a reflective material having an acoustic impedance greater than that of water.

一実施形態において、上記波向装置は音響ミラーを備える。
別の実施形態において、上記波向装置は、上記外部機械的波源から受けた上記機械的な波を屈折させるように適合される。
In one embodiment, the wave directing device comprises an acoustic mirror.
In another embodiment, said wave directing device is adapted to refract said mechanical waves received from said external mechanical wave source.

一実施形態において、上記波向装置は、水の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する材料で構成される。 In one embodiment, the wave direction device is constructed of a material having an acoustic impedance different from that of water.

一実施形態において、上記波向装置は音響レンズを備える。
一実施形態において、上記波向装置は、医用画像上で見える少なくとも1つのマーカを備える。
In one embodiment, the wave directing device comprises an acoustic lens.
In one embodiment, the wave directing device comprises at least one marker visible on the medical image.

一実施形態において、上記マーカは放射線不透過性材料で構成される。
一実施形態において、上記放射線不透過性材料は、白金、金、タングステンのうちの1つと、それらの組合せと、上記白金、上記金および上記タングステンのうちの1つがドープされたポリマーとを備える。
In one embodiment, the markers are composed of a radiopaque material.
In one embodiment, the radiopaque material comprises one of platinum, gold, tungsten, combinations thereof, and a polymer doped with one of the platinum, gold and tungsten.

一実施形態において、上記波向装置は膨張可能なバルーンを備え、上記システムはさらに、上記膨張可能なバルーンの内部に流体を注入して上記バルーンの形状を変化させるために上記膨張可能なバルーンに流体接続された流体源を備える。 In one embodiment, the wave-directing device comprises an inflatable balloon, and the system further comprises injecting a fluid into the inflatable balloon to change the shape of the balloon. A fluid source is fluidly connected.

一実施形態において、上記膨張可能なバルーンは音響レンズとして動作するように適合される。 In one embodiment, the inflatable balloon is adapted to act as an acoustic lens.

一実施形態において、上記膨張可能なバルーンは音響ミラーとして動作するように適合される。 In one embodiment, the inflatable balloon is adapted to act as an acoustic mirror.

一実施形態において、上記システムは細長い部材をさらに備え、上記波向装置は上記細長い部材に固定されている。 In one embodiment, the system further comprises an elongated member, and the wave director is secured to the elongated member.

一実施形態において、上記波向装置は上記細長い部材に着脱可能に固定されている。
別の実施形態において、上記波向装置は上記細長い部材と一体である。
In one embodiment, the wave director is removably secured to the elongated member.
In another embodiment, the wave director is integral with the elongated member.

一実施形態において、上記細長い部材はバルーンおよびカテーテルのうちの一方を備える。 In one embodiment, the elongate member comprises one of a balloon and a catheter.

一実施形態において、上記システムは、上記波向装置が上記身体の上記血管に挿入されると上記波向装置の位置および向きのうちの少なくとも一方を追跡するための位置追跡装置をさらに備える。 In one embodiment, the system further comprises a position tracking device for tracking at least one of the position and orientation of the wave -directing device once the wave-directing device is inserted into the vessel of the body.

一実施形態において、上記位置追跡装置はX線撮像装置および超音波撮像装置のうちの一方を備える。 In one embodiment, the position tracking device comprises one of an X-ray imager and an ultrasound imager.

別の実施形態において、上記位置追跡装置は、上記波向装置によって反射された機械的な波を検出するための機械的波検出器を備え、上記波向装置の上記位置および上記向きのうちの上記少なくとも一方は、上記機械的波検出器によって検出された機械的な波の振幅、位相および遅延のうちの少なくとも1つに従って求められる。 In another embodiment, said position tracking device comprises a mechanical wave detector for detecting mechanical waves reflected by said wave directing device, wherein said position and said orientation of said wave directing device are The at least one is determined according to at least one of amplitude, phase and delay of mechanical waves detected by the mechanical wave detector.

一実施形態において、上記波向装置は機械的エネルギを蓄積するための機械的な共振構造を備える。 In one embodiment, the wave directing device comprises a mechanical resonant structure for storing mechanical energy.

一実施形態において、上記機械的な共振構造は慣性装置およびコンプライアント装置を備える。 In one embodiment, the mechanical resonant structure comprises an inertial device and a compliant device.

一実施形態において、上記波向装置は、ゴミを吸引する、および液体を送る、のうちの一方のための少なくとも1本のチューブを備える。 In one embodiment, the wave directing device comprises at least one tube for one of sucking debris and delivering liquid.

一実施形態において、上記波向装置は電気を発生させるための圧電素子を備える。
別の広範な局面によると、病変を治療するための方法が提供され、上記方法は、波向装置を身体の血管に挿入することを備え、上記血管は治療対象の病変を備え、上記方法はさらに、上記波向装置を上記治療対象の病変に隣接して位置決めすることと、上記身体の外部に位置する外部機械的波源を用いて機械的な波を発生させ、上記機械的な波を上記波向装置に向けて伝播させることと、上記波向装置において、上記機械的な波を方向転換して上記治療対象の病変に集中させることとを備える。
In one embodiment, the wave directing device comprises a piezoelectric element for generating electricity.
According to another broad aspect, a method is provided for treating a lesion, the method comprising inserting a wave-directing device into a body vessel, the vessel comprising a lesion to be treated, the method comprising: Positioning the wave directing device adjacent to the lesion to be treated; generating mechanical waves using an external mechanical wave source located outside the body; propagating toward a wave-directing device; and redirecting and focusing the mechanical wave at the wave-directing device to the lesion to be treated.

一実施形態において、上記機械的な波を方向転換するステップは、上記機械的な波を反射することを備え、上記波向装置は、上記外部機械的波源から受けた上記機械的な波を反射して集中させるように適合される。 In one embodiment, the step of redirecting the mechanical wave comprises reflecting the mechanical wave, wherein the wave directing device reflects the mechanical wave received from the external mechanical wave source. adapted to focus on

一実施形態において、上記波向装置は、凹形状、半球形状、および放物線形状のうちの1つを有する少なくとも1つの部分を備える。 In one embodiment, the wave director comprises at least one portion having one of a concave shape, a hemispherical shape and a parabolic shape.

一実施形態において、上記波向装置は、水の音響インピーダンスよりも大きい音響インピーダンスを有する反射材料で構成される、および被覆される、のうちの一方である。 In one embodiment, the wave directing device is one of composed of and coated with a reflective material having an acoustic impedance greater than that of water.

一実施形態において、上記波向装置は音響ミラーを備える。
別の実施形態において、上記機械的な波を方向転換するステップは、上記機械的な波を屈折させることを備え、上記波向装置は、上記外部機械的波源から受けた上記機械的な波を屈折させて集中させるように適合される。
In one embodiment, the wave directing device comprises an acoustic mirror.
In another embodiment, the step of redirecting the mechanical wave comprises refracting the mechanical wave, the wave directing device directing the mechanical wave received from the external mechanical wave source. adapted to be refracted and focused.

一実施形態において、上記波向装置は、水の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する材料で構成される。 In one embodiment, the wave direction device is constructed of a material having an acoustic impedance different from that of water.

一実施形態において、上記波向装置は音響レンズを備える。
一実施形態において、上記波向装置は、医用画像上で見える少なくとも1つのマーカを備える。
In one embodiment, the wave directing device comprises an acoustic lens.
In one embodiment, the wave directing device comprises at least one marker visible on the medical image.

一実施形態において、上記マーカは放射線不透過性材料で構成される。
一実施形態において、上記放射線不透過性材料は、白金、金、タングステンのうちの1つと、それらの組合せと、上記白金、上記金および上記タングステンのうちの1つがドープされたポリマーとを備える。
In one embodiment, the markers are composed of a radiopaque material.
In one embodiment, the radiopaque material comprises one of platinum, gold, tungsten, combinations thereof, and a polymer doped with one of the platinum, gold and tungsten.

一実施形態において、上記波向装置は膨張可能なバルーンを備え、上記方法はさらに、上記機械的な波を発生させる前に上記バルーンの所望の形状を得るために上記バルーンを膨張させることおよび収縮させることのうちの一方を備える。 In one embodiment, the wave directing device comprises an inflatable balloon and the method further comprises inflating and deflating the balloon to obtain a desired shape of the balloon prior to generating the mechanical wave. provide one of the things to do.

一実施形態において、上記膨張可能なバルーンは音響レンズとして動作するように適合される。 In one embodiment, the inflatable balloon is adapted to act as an acoustic lens.

別の実施形態において、上記膨張可能なバルーンは音響ミラーとして動作するように適合される。 In another embodiment, the inflatable balloon is adapted to act as an acoustic mirror.

一実施形態において、上記波向装置は細長い部材に固定されており、上記波向装置を位置決めするステップは、上記細長い部材の近位端を操作することを備える。 In one embodiment, the wave-directing device is secured to an elongated member and positioning the wave-directing device comprises manipulating a proximal end of the elongated member.

一実施形態において、上記波向装置は上記細長い部材に着脱可能に固定されている。
別の実施形態において、上記波向装置は上記細長い部材と一体である。
In one embodiment, the wave director is removably secured to the elongated member.
In another embodiment, the wave director is integral with the elongated member.

一実施形態において、上記細長い部材はバルーンおよびカテーテルのうちの一方を備える。 In one embodiment, the elongate member comprises one of a balloon and a catheter.

一実施形態において、上記方法はさらに、位置追跡装置を用いて、上記波向装置が上記血管に挿入されると上記波向装置の位置および向きのうちの少なくとも一方を検出することを備える。 In one embodiment, the method further comprises using a position tracking device to detect at least one of the position and orientation of the wave-directing device once the wave- directing device is inserted into the blood vessel.

一実施形態において、上記位置追跡装置はX線撮像装置および超音波撮像装置のうちの一方を備える。 In one embodiment, the position tracking device comprises one of an X-ray imager and an ultrasound imager.

一実施形態において、上記波向装置の位置および向きのうちの少なくとも一方を検出するステップは、上記波向装置によって反射された機械的な波を機械的波検出器を用いて検出することと、上記機械的波検出器によって検出された機械的な波の振幅、位相および遅延のうちの少なくとも1つから、上記位置および上記向きのうちの上記少なくとも一方を求めることとを備える。 In one embodiment, detecting the position and/or orientation of the wave direction device includes detecting mechanical waves reflected by the wave direction device with a mechanical wave detector; determining said at least one of said position and said orientation from at least one of amplitude, phase and delay of mechanical waves detected by said mechanical wave detector.

一実施形態において、上記波向装置は機械的エネルギを蓄積するための機械的な共振構造を備える。 In one embodiment, the wave directing device comprises a mechanical resonant structure for storing mechanical energy.

一実施形態において、上記機械的な共振構造は慣性装置およびコンプライアント装置を備える。 In one embodiment, the mechanical resonant structure comprises an inertial device and a compliant device.

一実施形態において、上記波向装置は、ゴミを吸引する、および液体を送る、のうちの一方のための少なくとも1本のチューブを備える。 In one embodiment, the wave directing device comprises at least one tube for one of sucking debris and delivering liquid.

一実施形態において、上記波向装置は電気を発生させるための圧電素子を備える。
本明細書において、機械的な波は、任意の振幅、持続時間、波形、周波数、および/またはその他を有する信号であると理解されねばならない。たとえば、機械的な波は、高/低振幅、短い/長い持続時間、異なる波形、および任意の周波数成分を有し得る。
In one embodiment, the wave directing device comprises a piezoelectric element for generating electricity.
As used herein, a mechanical wave should be understood to be a signal of arbitrary amplitude, duration, waveform, frequency, and/or other. For example, mechanical waves can have high/low amplitude, short/long duration, different waveforms, and arbitrary frequency content.

本明細書において、機械的パルスは、持続時間が短い機械的な波と理解されねばならない。機械的パルスの持続時間は、およそ1/fcである。 A mechanical pulse is here to be understood as a mechanical wave of short duration. The mechanical pulse duration is approximately 1/fc.

一実施形態において、機械的パルスは、約20kHzと約10MHzとの間に含まれる中心周波数fcを有する。一実施形態において、機械的パルスがカテーテル装置の遠位端に達したときのこのパルスの振幅は、約10MPaと約1000MPとaの間に含まれる。一実施形態において、機械的パルスがカテーテル装置の遠位端に達したときのこのパルスの持続時間は、およそ1/fcである。 In one embodiment, the mechanical pulse has a center frequency fc comprised between about 20 kHz and about 10 MHz. In one embodiment, the amplitude of the mechanical pulse as it reaches the distal end of the catheter device is comprised between about 10 MPa and about 1000 MPa and a. In one embodiment, the duration of the mechanical pulse as it reaches the distal end of the catheter device is approximately 1/fc.

一実施形態において、機械的パルスがカテーテル装置の遠位端に達したときのこのパルスの振幅は、約1MPaと約1000MPaとの間に含まれる。一実施形態において、機械的パルスがカテーテル装置の遠位端に達したときのこのパルスの振幅は、約10MPaと約1000MPaとの間に含まれる。 In one embodiment, the amplitude of the mechanical pulse as it reaches the distal end of the catheter device is comprised between about 1 MPa and about 1000 MPa. In one embodiment, the amplitude of the mechanical pulse as it reaches the distal end of the catheter device is comprised between about 10 MPa and about 1000 MPa.

衝撃波は、短い持続時間、すなわちおよそマイクロ秒以下の持続時間と、高振幅、すなわちカテーテル装置の遠位端に達したときの少なくとも1MPaの振幅とを有する機械的パルスと定義される。 A shock wave is defined as a mechanical pulse having a short duration, ie, on the order of microseconds or less, and a high amplitude, ie, an amplitude of at least 1 MPa when it reaches the distal end of the catheter device.

本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面と関連して理解されると以下の詳細な説明から明らかになるであろう。 Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings.

一実施形態に従う、機械的な波を外部から発生させるための機械的波源と、発生した機械的な波を身体の血管内に存在する治療対象の病変に向けて方向転換するための波方向転換装置とを含むシステムを示すブロック図である。A mechanical wave source for externally generating a mechanical wave and wave redirecting for redirecting the generated mechanical wave toward a lesion to be treated within a blood vessel of the body, according to one embodiment 1 is a block diagram showing a system including an apparatus; FIG. 一実施形態に従う、機械的な波を外部から発生させるための機械的波源と、発生した機械的な波を反射して身体の血管内に存在する治療対象の病変に向けて収束させるための波集中装置とを含むシステムを示すブロック図である。A mechanical wave source for externally generating a mechanical wave and a wave for reflecting and focusing the generated mechanical wave toward a lesion to be treated within a blood vessel of the body, according to one embodiment. 1 is a block diagram showing a system including a concentrator; FIG. 一実施形態に従う、凹部が設けられた外面を有して設けられた波集中装置を概略的に示す図である。FIG. 2 schematically illustrates a wave concentrator provided with a recessed outer surface, according to one embodiment. 一実施形態に従う、内部反射面が設けられた波集中装置の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a wave concentrator provided with internal reflective surfaces, according to one embodiment. 一実施形態に従う、機械的な波を外部から発生させるための機械的波源と、発生した機械的な波を身体の血管内に存在する治療対象の病変に向けて屈折させるための波屈折装置とを含むシステムを示すブロック図である。A mechanical wave source for externally generating a mechanical wave and a wave refracting device for refracting the generated mechanical wave toward a lesion to be treated within a blood vessel of the body, according to one embodiment. 1 is a block diagram showing a system including 一実施形態に従う、身体の血管内に存在する病変を治療するための方法を示すフローチャートの図である。FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for treating lesions present within blood vessels of the body, according to one embodiment.

詳細な説明
なお、添付の図面を通して同様の特徴は同様の参照番号で特定される。
DETAILED DESCRIPTION In addition, like features are identified by like reference numerals throughout the accompanying drawings.

図1は、機械的な波または衝撃波を送って動脈などの血管14内に存在する病変12を治療するためのシステム10の一実施形態を示す。システム10は、機械的波源または衝撃波源16と、低侵襲的な波向装置18とを含む。 FIG. 1 shows one embodiment of a system 10 for delivering mechanical or shock waves to treat lesions 12 present in blood vessels 14, such as arteries. System 10 includes a mechanical or shock wave source 16 and a minimally invasive wave direction device 18 .

波発生器16は患者の身体の外部に位置決めされ、機械的な波を発生させるように適合される。発生した機械的な波は患者の身体を通って波向装置18まで伝播する。波向装置18は、血管14に挿入されて治療対象の病変12に隣接して位置決めされるように適合される。波向装置18は、波発生器16から受けた機械的な波を病変12に向けて方向転換するようにさらに適合される。方向転換された機械的な波は次いで、波向装置18を囲む媒体の中を病変12に向かって伝播する。機械的な波はさらに病変12の中まで伝播し、病変12の内部に亀裂を生じさせ得るか、または病変12を切除し得て、最終的には病変12を切断もしくは粉砕して小さな断片にするか、またはその剛性を低下させる。 A wave generator 16 is positioned external to the patient's body and adapted to generate mechanical waves. The generated mechanical waves propagate through the patient's body to the wave directing device 18 . Wave directing device 18 is adapted to be inserted into blood vessel 14 and positioned adjacent lesion 12 to be treated. Wave directing device 18 is further adapted to redirect mechanical waves received from wave generator 16 toward lesion 12 . The redirected mechanical wave then propagates through the medium surrounding the wave directing device 18 toward the lesion 12 . The mechanical wave may propagate further into the lesion 12 and cause fissures within the lesion 12 or may ablate the lesion 12, ultimately cutting or shattering the lesion 12 into small pieces. or reduce its stiffness.

一実施形態において、波発生器16は、患者の身体を通って波向装置18まで伝播する高振幅かつ短い持続時間のパルスを発生させるように適合される。波発生器16は、少なくとも1つの広帯域源および/または少なくとも1つの狭帯域源を含んでもよい。狭帯域または広帯域源は電気機械変換器であってもよい。波発生器16は、少なくとも1つの源の出力を波向装置18に向けて収束させる空間集中装置(spatial concentrator)を含んでもよい。 In one embodiment, the wave generator 16 is adapted to generate high amplitude, short duration pulses that propagate through the patient's body to the wave directing device 18 . Wave generator 16 may include at least one broadband source and/or at least one narrowband source. A narrowband or broadband source may be an electromechanical transducer. Wave generator 16 may include a spatial concentrator that focuses the output of at least one source toward wave direction device 18 .

波向装置18は、血管14に挿入されるような、かつ血管14の中で血管14に沿って病変12まで移動するような形および大きさにされることが理解されるはずである。波向装置18は、所望の向きに従って方向付けられるようにさらに適合されてもよい。たとえば、波向装置18は回転されるように適合されてもよい。また、波向装置18を血管14の中で移動させるための任意の適切なデバイスまたは装置、および任意の適切な方法を用いてもよいことが理解されるはずである。 It should be understood that wave director 18 is shaped and sized to be inserted into vessel 14 and to travel within and along vessel 14 to lesion 12 . Wave directing device 18 may be further adapted to be oriented according to a desired orientation. For example, wave directing device 18 may be adapted to be rotated. It should also be understood that any suitable device or apparatus and any suitable method for moving the wave directing device 18 within the blood vessel 14 may be used.

一実施形態において、システム10は、波向装置18と係合して波向装置18を血管14の中で病変12に隣接した位置まで押し進めるように適合された、可撓性ロッドまたはチューブなどの細長い部材をさらに含む。一実施形態において、波向装置18は、細長い部材の遠位端などにおいて細長い部材に固定的に装着されてもよい。別の実施形態において、波向装置18は、細長い部材の遠位端などにおいて細長い部材に着脱可能に固定可能であってもよい。波向装置18が身体の血管に挿入されると、細長い部材の近位部は身体の外部に留まり、近位部を操作して、治療対象の病変12に対する所望の位置および向きに従って波向装置18を位置決めして方向付けてもよいことが理解されるはずである。 In one embodiment, system 10 includes a flexible rod or tube, such as a flexible rod or tube, adapted to engage wave directing device 18 and urge wave directing device 18 to a position within blood vessel 14 adjacent lesion 12 . Further includes an elongated member. In one embodiment, the wave director 18 may be fixedly attached to the elongated member, such as at the distal end of the elongated member. In another embodiment, the wave director 18 may be removably securable to the elongated member, such as at the distal end of the elongated member. When the wave director 18 is inserted into a body vessel, the proximal portion of the elongated member remains outside the body and is manipulated to direct the wave director according to the desired position and orientation relative to the lesion 12 to be treated. It should be understood that 18 may be positioned and oriented.

たとえば、波向装置18はカテーテルまたはバルーンの遠位端に固定可能であってもよい。波向装置は、カテーテルまたはバルーンに固定された後、血管14に導入され、カテーテルまたはバルーンは血管14に押込まれて波向装置18を病変12に隣接して位置決めする。一実施形態において、カテーテルまたはバルーンはまた、波向装置18を病変12に対して適切に方向付けるために回転させられてもよい。 For example, wave director 18 may be affixable to the distal end of a catheter or balloon. After the wave-directing device is secured to a catheter or balloon, it is introduced into the blood vessel 14 and the catheter or balloon is pushed into the blood vessel 14 to position the wave-directing device 18 adjacent the lesion 12 . In one embodiment, the catheter or balloon may also be rotated to properly orient the wave directing device 18 relative to the lesion 12 .

別の実施形態において、波向装置18は、カテーテルまたはバルーンなどの可撓性ロッドまたはチューブと一体であってもよい。この場合、波向装置18は、入射した機械的な波を方向転換するように適合された可撓性ロッドまたはチューブの一部に対応し得る。 In another embodiment, wave director 18 may be integral with a flexible rod or tube such as a catheter or balloon. In this case, wave directing device 18 may correspond to a portion of a flexible rod or tube adapted to redirect incident mechanical waves.

一実施形態において、システム10は、波向装置18を治療対象の病変12に対して適切に位置決めするおよび/または方向付けるために血管14の中の波向装置18の位置を追跡するための位置追跡装置20をさらに含む。たとえば、位置追跡装置20は、波向装置18が患者の身体に挿入されている間に波向装置18を視覚化するための撮像装置であってもよい。たとえば、撮像装置はX線撮像装置であってもよい。この場合、波向装置には、X線画像上で見えるようにX線に対して不透過性のマーカが設けられてもよい。撮像装置はまた超音波撮像装置であってもよく、その場合、マーカは超音波エネルギの反射率が高い。たとえば、位置追跡装置は、パルス・エコーモードなどにおいて波向装置18から位置追跡装置に向けて反射し返された波を利用してもよい。この場合、位置追跡装置20は、波向装置18によって反射された機械的な波を検出するための機械的波検出器を含み、波向装置18の位置および/または向きは、機械的波検出器によって検出された信号に従って、たとえば、機械的波検出器によって検出された波の振幅、位相および/または遅延に従って、求められる。 In one embodiment, the system 10 includes a position for tracking the position of the wave-directing device 18 within the vessel 14 to properly position and/or orient the wave-directing device 18 relative to the lesion 12 to be treated. Further includes tracking device 20 . For example, position tracking device 20 may be an imaging device for visualizing wave-directing device 18 while wave- directing device 18 is inserted into the patient's body. For example, the imaging device may be an X-ray imaging device. In this case, the wave directing device may be provided with X-ray opaque markers so that they are visible on the X-ray image. The imaging device may also be an ultrasound imaging device, in which case the markers are highly reflective of ultrasound energy. For example, the position tracker may utilize waves reflected back to the position tracker from the wave direction device 18, such as in pulse-echo mode. In this case, the position tracking device 20 includes a mechanical wave detector for detecting mechanical waves reflected by the wave directing device 18, the position and/or orientation of the wave directing device 18 being determined by mechanical wave detection. according to the signal detected by the detector, for example according to the amplitude, phase and/or delay of the waves detected by the mechanical wave detector.

一実施形態において、波向装置18は、入射した機械的な波を反射または偏向するように適合される。この場合、波向装置18は、機械的な波を反射するように適合された材料で構成または被覆されてもよい。そのような反射材料は、周囲の音響インピーダンスよりも大きい音響インピーダンスを有するべきである。周囲は、水の音響インピーダンスに近い音響インピーダンスを有する組織および体液を含んでいるので、好適な反射材料は、ポリマーまたは金属または複合材料などの任意の固体であり得る。波向装置18は次いで、入射角に従って波向装置18に入射している機械的な波を受け、入射した機械的な波を入射角に依存し得る反射角に従って反射するように適合される。一実施形態において、波向装置は、機械的な波の反射角が機械的な波の入射角と等しいように鏡面反射鏡である。この場合、入射角を変化させることにより反射角が変更され得る。一実施形態において、波向装置18は、入射した機械的な波を焦点に向けて集中または収束させるようにさらに適合される。この場合、波向装置18は音響ミラーであってもよい。 In one embodiment, wave director 18 is adapted to reflect or deflect incident mechanical waves. In this case, the wave directing device 18 may be constructed or coated with a material adapted to reflect mechanical waves. Such reflective materials should have an acoustic impedance greater than the acoustic impedance of the surroundings. A suitable reflective material can be any solid such as a polymer or metal or composite material, since the surroundings include tissue and body fluids that have acoustic impedances approaching that of water. Wave director 18 is then adapted to receive the mechanical wave incident on wave director 18 according to an angle of incidence and to reflect the incident mechanical wave according to an angle of reflection that may be dependent on the angle of incidence. In one embodiment, the wave directing device is a specular reflector such that the angle of reflection of the mechanical wave is equal to the angle of incidence of the mechanical wave. In this case, changing the angle of incidence can change the angle of reflection. In one embodiment, wave directing device 18 is further adapted to focus or converge incident mechanical waves toward a focal point. In this case, the wave directing device 18 may be an acoustic mirror.

別の実施形態において、波向装置18は、材料および外形の適切な組合せにより、波向装置18に入射している機械的な波を焦点に向けて屈折させるように適合される。この場合、波向装置18は音響レンズであってもよい。 In another embodiment, wave director 18 is adapted by a suitable combination of materials and geometry to refract mechanical waves incident on wave director 18 toward a focal point. In this case, the wave directing device 18 may be an acoustic lens.

図2は、機械的な波または衝撃波を送って血管14内に存在する病変12を治療するためのシステム50の一実施形態を示す。システム50は、機械的波源または機械的パルス源16と、波集中装置52とを含む。波源16は患者の身体の外部に位置決めされ、機械的な波またはパルスを波集中装置52に向けて発する。たとえば、波集中装置52は、機械的な波を反射するように適合された材料で構成されてもよい。別の例では、波集中装置52の外面または内面は、機械的な波を反射するように適合された材料で被覆されてもよい。 FIG. 2 illustrates one embodiment of a system 50 for delivering mechanical or shock waves to treat lesions 12 existing within blood vessels 14 . System 50 includes a mechanical wave source or mechanical pulse source 16 and a wave concentrator 52 . Wave source 16 is positioned external to the patient's body and emits mechanical waves or pulses toward wave concentrator 52 . For example, wave concentrator 52 may be constructed of a material adapted to reflect mechanical waves. In another example, the outer or inner surface of wave concentrator 52 may be coated with a material adapted to reflect mechanical waves.

波発生器16によって発生した機械的な波は、入射波を反射方向に従って反射し、反射した機械的な波をさらに焦点に集中または収束させるように適合された波集中装置52に達する。波集中装置52を病変12に対して適切に位置決めし、波源16を波集中装置52に対して適切に位置決めすることにより、治療対象の病変12に焦点が位置決めされ得る。一実施形態において、波集中装置52の向きも、治療対象の病変12に焦点を位置決めするように調整される。 The mechanical waves generated by the wave generator 16 reach a wave concentrator 52 adapted to reflect the incident waves according to the direction of reflection and to further focus or converge the reflected mechanical waves. By properly positioning the wave concentrator 52 with respect to the lesion 12 and properly positioning the wave source 16 with respect to the wave concentrator 52, a focus can be positioned on the lesion 12 to be treated. In one embodiment, the orientation of the wave concentrator 52 is also adjusted to position the focus on the lesion 12 to be treated.

一実施形態において、波集中装置52の外面または内面の少なくとも一部分は、入射した機械的な波を集中または収束させるように適合された外形を有する。たとえば、波集中装置52の外面または内面の少なくとも一部分は、凹形状、半球形状、または放物線形状を有してもよい。この場合、機械的な波は、波集中装置52の凹状、半球状または放物線状の部分に向かって伝播され、凹状、半球状または放物線状の部分は、この部分に入射した機械的な波を反射しつつ、反射した機械的な波を焦点に集中させる。 In one embodiment, at least a portion of the outer or inner surface of wave concentrator 52 has a contour adapted to concentrate or focus incident mechanical waves. For example, at least a portion of the outer or inner surface of wave concentrator 52 may have a concave, hemispherical, or parabolic shape. In this case, the mechanical wave is propagated towards the concave, hemispherical or parabolic portion of the wave concentrator 52, which directs the mechanical wave incident on this portion. Concentrate the reflected mechanical waves to a focal point while reflecting.

一実施形態において、波集中装置52の少なくとも1つの特性を調整して、反射した機械的な波の反射方向、機械的な波が収束する焦点の位置、および/または病変上の焦点サイズ、すなわち、反射した機械的な波が入射する病変の表面積を変更してもよい。たとえば、波集中装置52の曲率を調整することにより波集中装置52の向きおよび形状を変化させてもよい。 In one embodiment, at least one characteristic of wave concentrator 52 is adjusted to reflect the direction of reflection of the reflected mechanical wave, the location of the focal point at which the mechanical wave converges, and/or the size of the focal point on the lesion, i.e. , may alter the surface area of the lesion upon which the reflected mechanical wave is incident. For example, the orientation and shape of wave concentrator 52 may be varied by adjusting the curvature of wave concentrator 52 .

図3aは波集中装置56の一実施形態を示す。波集中装置56は、近位端58と遠位端60との間に延在する細長い本体57を含む。細長い本体57は、近位端58に位置する第1のマーカ部62と、遠位端60に位置する第2のマーカ部64と、マーカ部62と64との間に位置する中央反射部66とを含む。 FIG. 3a shows one embodiment of a wave concentrator 56. FIG. Wave concentrator 56 includes an elongated body 57 extending between proximal end 58 and distal end 60 . Elongated body 57 includes a first marker portion 62 located at proximal end 58, a second marker portion 64 located at distal end 60, and a central reflective portion 66 located between marker portions 62 and 64. including.

第1のマーカ部62および第2のマーカ部64は、X線不透過性材料などのマーカ材料で構成または被覆される。適切なX線不透過性材料の例として、白金、金、タングステンと、白金、金およびタングステンの合金と、白金、金またはタングステンがドープされたポリマーとが挙げられ得る。第1のマーカ部62および第2のマーカ部64は次いで、波集中装置56の反射部が第1のマーカ部62と第2のマーカ部64との間に位置していることが既知であるので、病変12に対する波集中装置56の適切な位置決めを可能にする。 First marker portion 62 and second marker portion 64 are constructed or coated with a marker material, such as a radiopaque material. Examples of suitable radiopaque materials may include platinum, gold, tungsten, alloys of platinum, gold and tungsten, and polymers doped with platinum, gold or tungsten. The first marker portion 62 and the second marker portion 64 are then known that the reflective portion of the wave concentrator 56 is located between the first marker portion 62 and the second marker portion 64. , allowing proper positioning of the wave concentrator 56 relative to the lesion 12 .

中央部66の外面の少なくとも1つの部分68は、機械的な波を反射するように適合された材料で構成または被覆されており、部分68に入射した機械的な波をさらに焦点に向けて収束させる凹形状が設けられている。 At least one portion 68 of the outer surface of central portion 66 is constructed or coated with a material adapted to reflect mechanical waves to further focus mechanical waves incident on portion 68. It is provided with a concave shape that allows

一実施形態において、反射部分68の形状を調整して、反射した機械的な波の反射方向、機械的な波が収束する焦点の位置、および/または病変12上の機械的な波の焦点サイズを変更してもよい。たとえば、波集中装置56は、膨張可能なバルーンのような、反射性外面が設けられた任意の膨張可能な構造を含んでもよく、反射部分68の形状は、波集中装置56内でバルーンを膨張/収縮させることにより調整されてもよい。たとえば、波集中装置56は概して円筒形のまたは球形のバルーンであってもよく、その主曲率半径、したがってその焦点距離は、バルーン内に存在する流体の膨張圧力を変化させることにより変わり得る。別の例では、波集中装置56はバルーンであってもよく、その形状は、バルーン内に存在する流体の膨張圧力を変化させることにより変形し得る。この場合、システムは、バルーンを膨張/収縮させるためにバルーンに流体接続された流体源をさらに含むことが理解されるはずである。 In one embodiment, the shape of reflective portion 68 is adjusted to determine the direction of reflection of the reflected mechanical wave, the location of the focal point at which the mechanical wave converges, and/or the focal size of the mechanical wave on lesion 12 . may be changed. For example, the wave concentrator 56 may comprise any inflatable structure provided with a reflective outer surface, such as an inflatable balloon, where the shape of the reflective portion 68 is such that the balloon is inflated within the wave concentrator 56. / may be adjusted by shrinking. For example, the wave concentrator 56 may be a generally cylindrical or spherical balloon whose principal radius of curvature, and thus its focal length, can be varied by varying the inflation pressure of the fluid present within the balloon. In another example, wave concentrator 56 may be a balloon whose shape may be varied by changing the inflation pressure of the fluid present within the balloon. In this case, it should be appreciated that the system further includes a fluid source fluidly connected to the balloon for inflating/deflating the balloon.

図3aは、外面の部分68が反射性であることによって音響ミラーの役割を果たす波集中装置56を示しているが、図3bは、内面の部分72が反射性であって入射した機械的な波を収束させるように適合されている波集中装置70の断面図を示す。図3bに示されるように、波集中装置70の内面は、湾曲したまたは円形の断面形状を有しており、反射性であるため、入射した機械的な波を反射して焦点に収束させるように適合された音響ミラーとして作用する。 FIG. 3a shows wave concentrator 56 acting as an acoustic mirror with portion 68 of the outer surface being reflective, while FIG. Figure 2 shows a cross-sectional view of a wave concentrator 70 adapted to focus waves; As shown in FIG. 3b, the inner surface of the wave concentrator 70 has a curved or circular cross-sectional shape and is reflective so as to reflect and focus incident mechanical waves. acts as an acoustic mirror adapted to

図4は、機械的な波または衝撃波を送って血管14内に存在する病変12を治療するためのシステム80の一実施形態を示す。システム80は、機械的波源または機械的パルス源16と、波屈折装置82とを含む。波源16は患者の身体の外部に位置決めされ、機械的な波またはパルスを波屈折装置82に向けて発する。たとえば、波屈折装置82は、機械的な波または衝撃波を屈折させるように適合された材料または材料の組合せで構成されてもよい。この材料は、波屈折装置82が音響レンズとして作用し得るように、周囲の音響インピーダンス(たとえば水の音響インピーダンス)とは異なる音響インピーダンスを有してもよい。好ましくは、波屈折装置の音響インピーダンスは、周囲組織および/または体液の音響インピーダンスとは異なるべきであるが、かけ離れているべきではない。例示的な波屈折装置材料は、水とは異なる密度を有するポリマーおよび流体である。 FIG. 4 illustrates one embodiment of a system 80 for delivering mechanical or shock waves to treat lesions 12 existing within blood vessels 14 . System 80 includes mechanical wave source or mechanical pulse source 16 and wave refracting device 82 . Wave source 16 is positioned external to the patient's body and emits mechanical waves or pulses toward wave-refracting device 82 . For example, wave refracting device 82 may be constructed of a material or combination of materials adapted to refract mechanical waves or shock waves. This material may have an acoustic impedance different from that of the surroundings (eg, the acoustic impedance of water) such that the wave refracting device 82 can act as an acoustic lens. Preferably, the acoustic impedance of the wave refracting device should be different, but not far from the acoustic impedance of the surrounding tissue and/or body fluid. Exemplary wave refracting device materials are polymers and fluids with densities different from water.

波発生器16によって発生した機械的な波は、波屈折装置82に達する。波屈折装置82は音響レンズとして作用してもよく、すなわち波屈折装置82は、入射波を屈折方向に従って屈折させるように、かつ、屈折した機械的な波をさらに焦点に集中または収束させるように適合される。波屈折装置82の外形および材料は、波屈折装置82が音響レンズとして作用するように選択される。波屈折装置82を病変12に対して適切に位置決めして方向付け、波源16を波屈折装置82に対して適切に位置決めして方向付けることにより、治療対象の病変12に焦点が位置決めされ得る。 The mechanical waves generated by wave generator 16 reach wave refracting device 82 . The wave refracting device 82 may act as an acoustic lens, i.e., the wave refracting device 82 refracts the incident wave according to the direction of refraction and further concentrates or converges the refracted mechanical wave to a focal point. be adapted. The geometry and materials of wave refracting device 82 are selected such that wave refracting device 82 acts as an acoustic lens. By properly positioning and orienting the wave refracting device 82 relative to the lesion 12 and properly positioning and orienting the wave source 16 relative to the wave refracting device 82, a focus can be positioned on the lesion 12 to be treated.

一実施形態において、波屈折装置82の少なくとも1つの特性を調整して、屈折した機械的な波の屈折方向、機械的な波が収束する焦点の位置、および/または病変上の焦点サイズ、すなわち、屈折した機械的な波が入射する病変の表面積を変更してもよい。調整され得る波屈折装置82の特性の例として、波屈折装置82の形状、厚みおよび/または曲率、ならびに、波屈折装置82の中に含まれ得る流体または液体などの波屈折装置82の中に含まれる材料が挙げられる。 In one embodiment, at least one property of the wave refracting device 82 is adjusted such that the refracted direction of the refracted mechanical wave, the location of the focal point where the mechanical wave converges, and/or the size of the focal point on the lesion, i.e. , may alter the surface area of the lesion upon which the refracted mechanical wave is incident. Examples of properties of the wave-refracting device 82 that can be adjusted include the shape, thickness and/or curvature of the wave-refracting device 82, and the properties within the wave-refracting device 82, such as fluids or liquids that can be contained within the wave-refracting device 82. Materials included.

一実施形態において、ステントの外面は、治療の標的の上にエネルギを収束させる屈折装置(すなわちレンズ)として作用してもよく、これはステントの内部または外部であり得る。 In one embodiment, the outer surface of the stent may act as a refractive device (ie, lens) that focuses the energy onto the treatment target, which may be internal or external to the stent.

一実施形態において、波向装置は、上述のように機械的な波特徴を反射、屈折、および/または集中させるように適合されたバルーンまたはカテーテルを含む。一実施形態において、バルーンは、機械的な波の波反射、屈折、および/または集中に有利な流体で充填されている。この流体は、周囲組織および/または体液の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する液体などの任意の適切な流体、たとえば、水の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する流体または液体であってもよい。たとえば、流体は、水とは異なる密度を有する液体であってもよい。バルーンを膨張および/または収縮させることにより、バルーンの形状が変化し、それにより装置の機械的な波の波反射、屈折、および/または集中が変化する。一実施形態において、バルーンは音響ミラーまたは音響レンズとして作用してもよく、バルーンの形状を変化させることにより焦点における焦点領域の位置およびサイズが変化し得る。 In one embodiment, the wave directing device includes a balloon or catheter adapted to reflect, refract, and/or focus mechanical wave features as described above. In one embodiment, the balloon is filled with a fluid that favors wave reflection, refraction, and/or concentration of mechanical waves. The fluid may be any suitable fluid, such as a liquid having an acoustic impedance different from that of surrounding tissue and/or bodily fluids, for example a fluid or liquid having an acoustic impedance different from that of water. . For example, the fluid may be a liquid with a different density than water. Inflating and/or deflating the balloon changes the shape of the balloon, thereby changing the mechanical wave reflection, refraction, and/or concentration of the device. In one embodiment, the balloon may act as an acoustic mirror or lens, and changing the shape of the balloon can change the location and size of the focal region at the focal point.

一実施形態において、波向装置は、上述のように機械的な波特徴を反射、屈折、および/または集中させるように適合された少なくとも2つのバルーンを含む。一実施形態において、バルーンの各々は、機械的な波の波反射、屈折、および/または集中に有利な流体で充填されている。バルーンを膨張および/または収縮させることにより、バルーンの形状が変化し、それにより装置の機械的な波の波反射、屈折、および/または集中が変化する。バルーン内の流体は、所望の波反射、屈折、および/または集中特性をもたらすように、同様であってもよいし、異なっていてもよい。 In one embodiment, the wave directing device includes at least two balloons adapted to reflect, refract and/or concentrate mechanical wave features as described above. In one embodiment, each of the balloons is filled with a fluid that favors wave reflection, refraction, and/or concentration of mechanical waves. Inflating and/or deflating the balloon changes the shape of the balloon, thereby changing the mechanical wave reflection, refraction, and/or concentration of the device. The fluids within the balloon may be similar or different to provide desired wave reflection, refraction, and/or concentration properties.

一実施形態において、波向装置は、たとえば音響フレネルレンズを生成するために、その外形の一部が鋸歯状に成形されてもよい。 In one embodiment, the wave directing device may be serrated for part of its profile, for example to create an acoustic Fresnel lens.

一実施形態において、波向装置の外形をその場で調整して、その反射特性、屈折特性、および/または収束特性を変更することができる。 In one embodiment, the geometry of the wave directing device can be adjusted in situ to change its reflective, refractive, and/or focusing properties.

一実施形態において、波向装置は、単一源によって発生した機械的な波を用いて異なる治療が単一のまたは複数の病変に同時に適用され得るように、その長さおよび周縁に沿った屈折装置部分と集中装置部分との組合せを含む。 In one embodiment, the wave-directing device provides a refractive index along its length and circumference such that different treatments can be applied simultaneously to a single or multiple lesions using mechanical waves generated by a single source. It includes a combination of equipment parts and concentrator parts.

一実施形態において、波向装置は、外部機械的波源によって生成された機械的エネルギの少なくとも一部を蓄積するために使用され得る機械的な共振構造を含む。当分野において既知であるように、機械的な共振構造は、慣性装置(質量)とコンプライアント装置(ばね)の両方、または複数のこれらの要素の組合せを含む機械共振器であってもよい。この共振器の1つまたは複数の共振周波数は、波と共振器との機械的な波の相互作用により共振器が動作するように、波の共振周波数に同調される。この動作により運動エネルギおよびばねエネルギが蓄積され、これらのエネルギは後で他の目的に使用することができる。したがって実際には、共振器は、ばねと質量、または多くのばねと質量との組合せであり得る。蓄積された機械的エネルギを用いて、振動もしくは衝撃などの直接的な機械的作用、または薬剤の放出などの間接的な機械的作用により、周囲組織に対して治療を行なうことができる。薬剤放出の場合、これを、同時の外部の機械的エネルギ曝露と組合せて、治療の標的組織による薬剤取込みを促進することができる。 In one embodiment, the wave directing device includes a mechanical resonant structure that can be used to store at least a portion of the mechanical energy generated by an external mechanical wave source. As is known in the art, a mechanical resonant structure may be a mechanical resonator that includes both inertial devices (mass) and compliant devices (springs), or a combination of a plurality of these elements. The resonant frequency or frequencies of the resonator are tuned to the resonant frequencies of the waves such that the mechanical wave interaction of the waves with the resonator causes the resonator to operate. This action stores kinetic and spring energy, which can later be used for other purposes. In practice, therefore, the resonator can be a spring and mass or a combination of many springs and masses. The stored mechanical energy can be used to treat surrounding tissue through direct mechanical action, such as vibration or impact, or indirect mechanical action, such as drug release. In the case of drug release, this can be combined with simultaneous external mechanical energy exposure to facilitate drug uptake by the treatment target tissue.

一実施形態において、低侵襲的な波向装置は、たとえば、薬剤、ワクチンもしくは他の治療物質などの流体を治療の標的に送るための、または治療の標的を冷却/加熱するための、1本以上の液体送達チューブを含む流体送達システムをさらに含む。液体送達は、外部の機械的エネルギ曝露の前に、同時に、または後に行なうことができる。薬剤送達の場合、これを、同時の外部の機械的エネルギ曝露と組合せて、治療対象の病変による薬剤取込みを促進することができる。 In one embodiment, the minimally invasive wave-directing device is a single piece for delivering fluids, e.g., drugs, vaccines or other therapeutic substances, to a therapeutic target or for cooling/heating a therapeutic target. Further included is a fluid delivery system comprising a fluid delivery tube as described above. Liquid delivery can occur before, concurrently with, or after external mechanical energy exposure. For drug delivery, this can be combined with simultaneous external mechanical energy exposure to enhance drug uptake by the treated lesion.

一実施形態において、低侵襲的な波向装置は、薬剤、ワクチンまたは他の治療物質で被覆される。薬剤、ワクチンまたは他の治療物質は、低侵襲的な波向装置を治療対象の病変に接触させると、病変内に拡散することができる。その後の機械的エネルギ曝露により、治療対象の病変による薬剤取込みがさらに促進され得る。別の実施形態において、これらの薬剤、ワクチンまたは他の治療物質は、機械的エネルギ曝露の作用により解放されてもよく、それにより、治療対象の病変による薬剤取込みがさらに促進され得る。 In one embodiment, the minimally invasive wave direction device is coated with a drug, vaccine or other therapeutic substance. A drug, vaccine or other therapeutic substance can diffuse into a lesion when the minimally invasive wave-directing device is brought into contact with the lesion to be treated. Subsequent mechanical energy exposure may further enhance drug uptake by the treated lesion. In another embodiment, these drugs, vaccines or other therapeutic substances may be released by the action of mechanical energy exposure, which may further facilitate drug uptake by the treated lesion.

一実施形態において、低侵襲的な波向装置は、薬剤、ワクチンまたは他の治療物質の入ったカプセル剤を含む。機械的エネルギ曝露により、これらの薬剤、ワクチンまたは他の治療物質のカプセル剤が、低侵襲的な波向装置が接触している治療対象の病変内に放出され得る。たとえば、薬剤は低侵襲的な波向装置に固定されたカプセル内に封入されてもよく、カプセルは薬剤を放出するように機械的な波の影響下で破壊可能である。その後の機械的エネルギ曝露により、治療対象の病変による薬剤取込みがさらに促進され得る。 In one embodiment, the minimally invasive wave-directed device comprises a capsule containing a drug, vaccine, or other therapeutic substance. Mechanical energy exposure can release capsules of these drugs, vaccines or other therapeutic substances into the lesion to be treated in contact with the minimally invasive wave direction device. For example, a drug may be encapsulated in a capsule secured to a minimally invasive wave direction device, the capsule being rupturable under the influence of a mechanical wave to release the drug. Subsequent mechanical energy exposure may further enhance drug uptake by the treated lesion.

一実施形態において、波向装置は、たとえば、処置によって生じたゴミを吸引するための1本以上の吸引チューブをさらに含む。 In one embodiment, the wave-directing device further includes one or more suction tubes, for example, for suctioning debris generated by the procedure.

一実施形態において、波発生器を、たとえば、適切に成形された外形を利用することにより、もしくはフェーズドアレイ内の多数の個別の波発生器を利用することにより、焦点に集中させてもよいし、または、付加的な焦点集中段階が血管14と機械的波源16との間に追加されてもよい。たとえば、音響レンズを用いることにより波発生器を焦点に集中させてもよい。 In one embodiment, the wave generators may be focused, e.g., by utilizing an appropriately shaped profile, or by utilizing a large number of individual wave generators in a phased array. Alternatively, an additional focussing step may be added between vessel 14 and mechanical wave source 16 . For example, an acoustic lens may be used to focus the wave generator.

一実施形態において、波発生器はさまざまな種類の機械的な波を発生させてもよく、そのうちのいくつかは、病変を治療するのにより適切であり得、そのうちのいくつかは、位置追跡装置と併せてパルス・エコーモードにおいて波向装置の位置を特定するのにより適切であり得る。 In one embodiment, the wave generator may generate mechanical waves of various types, some of which may be more suitable for treating lesions, some of which may be used by the position tracking device. may be more suitable for locating wave direction devices in pulse-echo mode in conjunction with .

一実施形態において、波向装置は、光干渉断層(OCT)または血管内超音波(IVUS)撮像装置をさらに含む。 In one embodiment, the wave direction device further comprises an optical coherence tomography (OCT) or intravascular ultrasound (IVUS) imaging device.

一実施形態において、波向装置は、その遠位端に、波向装置の長さに沿って延びる機構によって近位端からトリガする(解放する)ことができる薬剤(または同様の)カプセルを含む。 In one embodiment, the wave-directing device includes at its distal end a medicament (or similar) capsule that can be triggered (released) from the proximal end by a mechanism extending along the length of the wave-directing device. .

一実施形態において、波向装置は、外部源によって生成された機械的エネルギに曝されると電気を発生させる圧電素子を含む。 In one embodiment, the wave direction device includes piezoelectric elements that generate electricity when exposed to mechanical energy generated by an external source.

一実施形態において、波向装置は、外部源によって生成された機械的エネルギに曝されると破壊可能な1つまたは複数の脆弱要素を含む。 In one embodiment, the wave-directing device includes one or more frangible elements that are breakable when exposed to mechanical energy generated by an external source.

一実施形態において、波向装置の外面は、外部源によって生成された機械的エネルギに曝されると局所的な空洞化を促進する、粗度および/または多孔度などの特徴を含む。 In one embodiment, the outer surface of the wave director includes features such as roughness and/or porosity that promote localized cavitation when exposed to mechanical energy generated by an external source.

一実施形態において、外部機械的波源は、エネルギ伝達を最大にするために音響結合で患者の皮膚と接触している。 In one embodiment, the external mechanical wave source is in acoustic coupling contact with the patient's skin to maximize energy transfer.

一実施形態において、外部機械的波源は、軸の周りに周方向に配置される。たとえば、外部機械的波源は、脚、腕、頭または胴に完全にまたは部分的に巻き付くことができる。 In one embodiment, the external mechanical wave sources are circumferentially arranged around the axis. For example, an external mechanical wave source can wrap completely or partially around a leg, arm, head or torso.

一実施形態において、波集中装置に結合されるまたは結合されない外部機械的波源は、病変を直接治療するための十分なエネルギを得るための十分な機械的エネルギを収束させるように適合されない。この場合、上述の波集中装置および波屈折装置は、病変を治療するのに適切なエネルギ集中量を達成するために、機械源によって送られた機械的エネルギをさらに集中させることができる。 In one embodiment, the external mechanical wave source, coupled or uncoupled to the wave concentrator, is not adapted to focus sufficient mechanical energy to obtain sufficient energy to directly treat the lesion. In this case, the wave concentrators and wave refractors described above can further concentrate the mechanical energy delivered by the mechanical source to achieve the appropriate amount of energy concentration to treat the lesion.

図5は、身体の血管内に存在する病変を治療するための方法100の一実施形態を示す。 FIG. 5 illustrates one embodiment of a method 100 for treating lesions present within blood vessels of the body.

ステップ102において、波向装置が身体の血管に挿入され、ステップ104において治療対象の病変に隣接して位置決めされる。波向装置は、治療対象の病変に対する所望の位置および所望の向きに従って位置決めされて方向付けられる。所望の位置および向きは、波向装置に入射した機械的な波が治療対象の病変に向かって伝播するように選択される。 At step 102, a wave-directing device is inserted into a body vessel and positioned at step 104 adjacent a lesion to be treated. The wave directing device is positioned and oriented according to the desired position and desired orientation relative to the lesion to be treated. The desired position and orientation are selected such that mechanical waves incident on the wave directing device propagate toward the lesion to be treated.

ステップ106において、身体の外部に位置する外部機械的波源を用いて機械的な波が発生され、発生した機械的な波は波向装置に向けて伝播される。 At step 106, a mechanical wave is generated using an external mechanical wave source located outside the body, and the generated mechanical wave is propagated toward a wave directing device.

ステップ108において、波向装置に入射した機械的な波が方向転換されて病変に集中されることにより、病変が治療される。 At step 108, the lesion is treated by redirecting and focusing the mechanical waves incident on the wave directing device to the lesion.

一実施形態において、機械的な波を方向転換するステップは、機械的な波を反射することを含む。この場合、波向装置は、上述のように、外部機械的波源から受けた機械的な波を反射して集中させるように適合される。たとえば、波向装置は音響ミラーであってもよい。 In one embodiment, redirecting the mechanical wave comprises reflecting the mechanical wave. In this case, the wave directing device is adapted to reflect and concentrate mechanical waves received from an external mechanical wave source, as described above. For example, the wave directing device may be an acoustic mirror.

別の実施形態において、機械的な波を方向転換するステップは、機械的な波を屈折させることを含む。この場合、波向装置は、上述のように、外部機械的波源から受けた機械的な波を屈折させて集中させるように適合される。たとえば、波向装置は音響レンズであってもよい。 In another embodiment, turning the mechanical wave comprises refracting the mechanical wave. In this case, the wave directing device is adapted to refract and focus mechanical waves received from an external mechanical wave source, as described above. For example, the wave directing device may be an acoustic lens.

波向装置が膨張可能なバルーンである実施形態において、方法100は、機械的な波を発生させる前にバルーンの所望の形状を得るためにバルーンを膨張または収縮させるステップをさらに含む。上述のように、バルーンは機械的な波を反射するように、または機械的な波を屈折させるように適合されてもよい。 In embodiments where the wave directing device is an inflatable balloon, the method 100 further includes inflating or deflating the balloon to obtain the desired shape of the balloon prior to generating the mechanical waves. As mentioned above, the balloon may be adapted to reflect mechanical waves or to refract mechanical waves.

波向装置が細長い部材に固定される実施形態において、波向装置を位置決めするステップ104は、細長い部材の近位端を操作すること、すなわち、細長い部材の遠位端を押すこと、引張ること、および/または回転させることを含む。 In embodiments in which the wave-directing device is fixed to the elongated member, positioning 104 the wave-directing device includes manipulating the proximal end of the elongated member; and/or rotating.

一実施形態において、方法100は、位置追跡装置を用いて、波向装置が血管に挿入されると波向装置の位置および向きのうちの少なくとも一方を検出するステップをさらに含む。 In one embodiment, the method 100 further includes using the position tracking device to detect at least one of the position and orientation of the wave-directing device once the wave-directing device is inserted into the blood vessel.

一実施形態において、波向装置の位置および/または向きの検出は、X線撮像装置または超音波撮像装置を用いて行なわれる。 In one embodiment, detection of the position and/or orientation of the wave direction device is performed using an X-ray imager or an ultrasound imager.

別の実施形態において、波向装置の位置および/または向きの検出は、波向装置によって反射された機械的な波を機械的波検出器を用いて検出し、機械的波検出器によって検出された機械的な波の振幅、位相および/または遅延から位置および向きのうちの少なくとも一方を求めることにより行なわれる。 In another embodiment, the detection of the position and/or orientation of the wave direction device includes detecting mechanical waves reflected by the wave direction device with a mechanical wave detector, Determining the position and/or orientation from the amplitude, phase and/or delay of the mechanical wave.

上記本発明の実施形態は例示することだけを意図している。したがって、本発明の範囲は、以下の請求項の範囲によってのみ限定されることを意図している。 The above-described embodiments of the invention are intended to be examples only. Accordingly, the scope of the invention is intended to be limited only by the scope of the following claims.

Claims (19)

高振幅かつ短持続時間のパルス化された機械的な波を送って身体の血管内に存在する病変を治療するためのシステムであって、
前記身体の外部から高振幅かつ短持続時間のパルス化された機械的な波を発生させ、かつ、前記高振幅かつ短持続時間のパルス化された機械的な波を身体を通って前記波向装置まで伝播させるために構成され、前記高振幅かつ短持続時間のパルス化された機械的な波は1MPaから1000MPaの間の振幅および1/f の持続時間でありf は20kHzと10MHzとの間の中心周波数である、外部機械的波源と、
前記血管に挿入可能な波向装置とを備え、前記波向装置は前記血管内で前記外部機械的波源に対してかつ前記病変に対して位置決め可能かつ方向付け可能であり、前記波向装置は、
前記外部機械的波源によって発生した前記高振幅かつ短持続時間のパルス化された機械的な波を受け、
標的方向に従った前記病変上の焦点に向けて前記高振幅かつ短持続時間のパルス化された機械的な波を方向転換かつ集中して、1MPaから1000MPaの間の振幅および1/fcの持続時間でありfcは20kHzと10MHzとの間の中心周波数である前記高振幅かつ短持続時間のパルス化された機械的な波を用いて前記病変を治療するために構成された、システム。
1. A system for transmitting high amplitude, short duration pulsed mechanical waves to treat lesions present in blood vessels of the body, comprising:
generating a high amplitude, short duration pulsed mechanical wave from outside the body; and directing the high amplitude, short duration pulsed mechanical wave through the body in the direction of the wave. The high amplitude, short duration pulsed mechanical wave configured for propagation to the device has an amplitude between 1 MPa and 1000 MPa and a duration of 1/fc, where fc is between 20 kHz and 10 MHz . an external mechanical wave source with a center frequency between
a wave-directing device insertable into the vessel, the wave-directing device positionable and directable within the vessel relative to the external mechanical wave source and to the lesion, wherein the wave-directing device comprises: ,
receiving the high amplitude, short duration pulsed mechanical wave generated by the external mechanical wave source;
Redirecting and focusing the high amplitude, short duration pulsed mechanical wave toward a focal point on the lesion along the target direction , with an amplitude between 1 MPa and 1000 MPa and a duration of 1/fc. A system configured to treat said lesion using said high amplitude, short duration pulsed mechanical wave, wherein fc is time and fc is a center frequency between 20 kHz and 10 MHz.
前記波向装置は、前記外部機械的波源から受けた前記高振幅かつ短持続時間のパルス化された機械的な波を前記病変上に反射するように適合される、請求項1に記載のシステム。 2. The system of claim 1, wherein the wave directing device is adapted to reflect the high amplitude, short duration pulsed mechanical waves received from the external mechanical wave source onto the lesion. . 前記波向装置は、凹形状、球形状、半球形状、および放物線形状のうちの1つを有する少なくとも1つの部分を備える、請求項1に記載のシステム。 3. The system of claim 1, wherein the wave director comprises at least one portion having one of a concave shape, a spherical shape, a hemispherical shape, and a parabolic shape. 前記波向装置は、水の音響インピーダンスよりも大きい音響インピーダンスを有する反射材料で構成される、および被覆される、のうちの一方である、請求項2に記載のシステム。 3. The system of claim 2, wherein the wave direction device is one of constructed of and coated with a reflective material having an acoustic impedance greater than that of water. 前記波向装置は音響ミラーを備える、請求項2に記載のシステム。 3. The system of claim 2, wherein the wave directing device comprises an acoustic mirror. 前記波向装置は、前記外部機械的波源から受けた前記高振幅かつ短持続時間のパルス化された機械的な波を屈折させるように適合される、請求項1に記載のシステム。 2. The system of claim 1, wherein the wave director is adapted to refract the high amplitude, short duration pulsed mechanical waves received from the external mechanical wave source. 前記波向装置は、水の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する材料で構成される、請求項6に記載のシステム。 7. The system of claim 6, wherein the wave direction device is constructed of a material having an acoustic impedance different from that of water. 前記波向装置は、前記高振幅かつ短持続時間のパルス化された機械的な波を屈折方向に従って屈折させるように、かつ、屈折した前記高振幅かつ短持続時間のパルス化された機械的な波を焦点に収束させるように適合される、請求項6に記載のシステム。 The wave-directing device is configured to refract the high-amplitude, short-duration pulsed mechanical wave according to a direction of refraction, and to refract the refracted high-amplitude, short-duration pulsed mechanical wave. 7. The system of claim 6, adapted to focus waves to a focal point. 前記波向装置は、医用画像上で見える少なくとも1つのマーカを備える、請求項1に記載のシステム。 2. The system of claim 1, wherein the wave directing device comprises at least one marker visible on medical images. 前記マーカは放射線不透過性材料で構成される、請求項9に記載のシステム。 10. The system of claim 9, wherein the marker is composed of radiopaque material. 前記波向装置は膨張可能なバルーンを備え、前記システムは、前記膨張可能なバルーンの内部に流体を注入して前記バルーンの形状を変化させるために前記膨張可能なバルーンに流体接続された流体源をさらに備える、請求項1に記載のシステム。 The wave-directing device includes an inflatable balloon, and the system includes a fluid source fluidly connected to the inflatable balloon for injecting fluid into the interior of the inflatable balloon to change the shape of the balloon. 2. The system of claim 1, further comprising: 前記膨張可能なバルーンは音響レンズおよび音響ミラーのうちの一方として動作するように適合される、請求項11に記載のシステム。 12. The system of Claim 11, wherein the inflatable balloon is adapted to act as one of an acoustic lens and an acoustic mirror. 細長い部材をさらに備え、前記波向装置は前記細長い部材に着脱可能にまたは一体に固定されている、請求項1に記載のシステム。 3. The system of claim 1, further comprising an elongated member, the wave director being removably or integrally secured to the elongated member. 前記細長い部材はバルーンおよびカテーテルのうちの一方を備える、請求項13に記載のシステム。 14. The system of Claim 13, wherein the elongate member comprises one of a balloon and a catheter. 前記波向装置が前記身体の前記血管に挿入されると前記波向装置の位置および向きのうちの少なくとも一方を追跡するための位置追跡装置をさらに備える、請求項1に記載のシステム。 2. The system of claim 1, further comprising a position tracking device for tracking at least one of the position and orientation of the wave-directing device once the wave-directing device is inserted into the vessel of the body. 前記位置追跡装置はX線撮像装置および超音波撮像装置のうちの一方を備える、請求項15に記載のシステム。 16. The system of claim 15, wherein the position tracking device comprises one of an X-ray imager and an ultrasound imager. 前記位置追跡装置は、前記波向装置によって反射された高振幅かつ短持続時間のパルス化された機械的な波を検出するための機械的波検出器を備え、前記波向装置の前記位置および前記向きのうちの前記少なくとも一方は、前記機械的波検出器によって検出された高振幅かつ短持続時間のパルス化された機械的な波の振幅、位相および遅延のうちの少なくとも1つに従って求められる、請求項15に記載のシステム。 The position tracking device comprises a mechanical wave detector for detecting high amplitude, short duration pulsed mechanical waves reflected by the wave directing device, the position of the wave directing device and Said at least one of said orientations is determined according to at least one of amplitude, phase and delay of a high amplitude short duration pulsed mechanical wave detected by said mechanical wave detector. 16. The system of claim 15. 前記波向装置は機械的エネルギを蓄積するまたは復帰させるための機械的な共振構造を備える、請求項1に記載のシステム。 2. The system of claim 1, wherein said wave directing device comprises a mechanical resonant structure for storing or returning mechanical energy. 前記波向装置は、前記外部機械的波源から受けた前記高振幅かつ短持続時間のパルス化された機械的な波を集中させるように適合される、請求項1に記載のシステム。 2. The system of claim 1, wherein the wave directing device is adapted to focus the high amplitude, short duration pulsed mechanical waves received from the external mechanical wave source.
JP2020530980A 2017-12-08 2018-12-10 Combined non-invasive and minimally invasive mechanical energy targeting Active JP7411549B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762596200P 2017-12-08 2017-12-08
US62/596,200 2017-12-08
PCT/IB2018/059831 WO2019111239A1 (en) 2017-12-08 2018-12-10 Combined non-invasive and minimally-invasive mechanical energy targeting

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2021505271A JP2021505271A (en) 2021-02-18
JPWO2019111239A5 true JPWO2019111239A5 (en) 2023-07-13
JP7411549B2 JP7411549B2 (en) 2024-01-11

Family

ID=66750841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020530980A Active JP7411549B2 (en) 2017-12-08 2018-12-10 Combined non-invasive and minimally invasive mechanical energy targeting

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20200383692A1 (en)
EP (1) EP3720370B1 (en)
JP (1) JP7411549B2 (en)
CN (1) CN111491578B (en)
CA (1) CA3084914A1 (en)
WO (1) WO2019111239A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11311454B2 (en) * 2019-03-28 2022-04-26 Softwave Tissue Regeneration Technologies, Llc Handheld acoustic shock wave or pressure pulse application device and methods of use
US10792054B1 (en) 2019-07-11 2020-10-06 Eduardo Lorenzo Catheter for thromboembolic disease with mechanic waves, injection and ejection
US20210171887A1 (en) * 2019-11-11 2021-06-10 Vivax Bio, Llc Apparatus and method for levitational biofabrication of organ and tissue engineered constructs using tissue spheroids and magnetoacoustic bifield

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3930600A1 (en) * 1989-09-07 1991-04-04 Schubert Werner Expansible probe for blood vessel, etc. treatment - is used for pressure shock and coupling of wave energy imparting medium
JP3068730B2 (en) * 1993-06-03 2000-07-24 アロカ株式会社 Ultrasound therapy equipment
US5595178A (en) * 1994-10-02 1997-01-21 Hmt High Medical Technologies Gmbh System, method and apparatus for treatment of degenerative bone
US6022309A (en) * 1996-04-24 2000-02-08 The Regents Of The University Of California Opto-acoustic thrombolysis
CA2335917C (en) * 1998-06-30 2006-10-31 Origin Medsystems, Inc. Apparatus and method for inducing vibrations in a living body
US20050070961A1 (en) * 2003-07-15 2005-03-31 Terumo Kabushiki Kaisha Energy treatment apparatus
US8750983B2 (en) * 2004-09-20 2014-06-10 P Tech, Llc Therapeutic system
ES2642406T3 (en) * 2004-10-06 2017-11-16 Guided Therapy Systems, L.L.C. System for controlled heat treatment of human surface tissue
WO2007021958A2 (en) * 2005-08-12 2007-02-22 University Of Washington Method and apparatus for preparing organs and tissues for laparoscopic surgery
JP4892102B2 (en) * 2007-07-11 2012-03-07 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Ultrasonic assembly with adjustable fluid lens
CN101683549B (en) * 2008-09-28 2012-07-11 重庆海扶(Hifu)技术有限公司 Ultrasonic generator and ultrasonic curing system containing same
WO2011094379A1 (en) * 2010-01-28 2011-08-04 Cook Medical Technologies Llc Apparatus and method for destruction of vascular thrombus
WO2013119662A1 (en) * 2012-02-06 2013-08-15 Cornell University Catheter based system and method for thrombus removal using time reversal acoustics
US10322178B2 (en) * 2013-08-09 2019-06-18 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for targeted drug delivery
US10080906B2 (en) * 2015-09-30 2018-09-25 Btl Holdings Limited Methods and devices for tissue treatment using mechanical stimulation and electromagnetic field
US9974983B2 (en) * 2015-11-12 2018-05-22 SonaCare Medical, LLC Tissue stabilization for therapeutic ultrasound

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7232757B2 (en) Apparatus for delivering mechanical waves through a balloon catheter
JP7411549B2 (en) Combined non-invasive and minimally invasive mechanical energy targeting
US6491685B2 (en) Laser and acoustic lens for lithotripsy
AU2001273471B2 (en) Thermal treatment methods and apparatus with focused energy application
EP1299038B1 (en) Energy application with inflatable annular lens
US4620545A (en) Non-invasive destruction of kidney stones
US20040006288A1 (en) Pressure-pulse therapy device for treatment of deposits
US6755796B2 (en) Pressure-pulse therapy apparatus
US8475442B2 (en) Ultrasonic assembly with adjustable fluid lens
JP2002503128A (en) In-tissue ultrasonic applicator for high heat
JP2004528925A (en) Tissue holding system for ultrasound therapy
EP0575363A1 (en) Therapeutic endo-rectal probe, in particular for treatment of prostatic cancer
KR102499251B1 (en) Catheter device for delivering mechanical waves
US7311678B2 (en) Pressure-pulse therapy apparatus
US4696299A (en) Non-invasive destruction of kidney stones
JPWO2019111239A5 (en)
JP7026673B2 (en) Mechanical waveguide with marker
ES2811092B2 (en) SYSTEM FOR CONTROLLED FRAGMENTATION OF SOLIDS THROUGH ACOUSTIC BEAMS OF VORTICE
CN112617961A (en) Monitoring system and stone crushing system
WO2000044442A2 (en) An ultrasound system and methods utilizing same
Sinelnikov et al. Time Reversal Acoustic focusing using layered membranes structure