KR101820542B1 - 조직을 치료하고 협착을 제어하기 위한 방법, 기구 및 장치 - Google Patents

조직을 치료하고 협착을 제어하기 위한 방법, 기구 및 장치 Download PDF

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Abstract

조직을 제거하거나 손상을 가하거나 다른 영향을 미치도록 치료하기 위한 시스템, 전달 장치 및 방법. 치료 시스템은 비-대상 조직의 손상 없이 대상 조직을 제거하는 냉각 가능 제거 어셈블리를 전달할 수 있다. 냉각 가능 제거 어셈블리는 신경 조직에 일시적이거나 영구적으로 신경계 입력이 감소하도록 손상을 가한다. 시스템, 전달 장치 및 방법은 조직에 손상을 가하거나 상처 및 협착을 관리한다.

Description

조직을 치료하고 협착을 제어하기 위한 방법, 기구 및 장치{Systems, apparatuses, and methods for treating tissue and controlling stenosis}
본 출원은 2009년 11월 11일에 제출된 미국 가출원 제 61/260,349호에 대해 미국 특허법 35 U.S.C. §119(e)의 이익을 주장한다. 여기에서 상기 가출원은 전체 내용에 대해 참조로 인용한다.
본 발명은 일반적으로 조직을 치료하기 위한 시스템, 기구 및 방법에 관한 것이며, 특히, 본 발명은 협착을 제어하는 동안 바람직한 반응을 끌어내기 위한 시스템, 기구 및 방법과 관련 있다.
폐질환들은 폐의 동작에 악영향을 미치는 광범위한 문제를 야기할 수 있다. 천식 및 만성 폐쇄성 질환("COPD",Chronic Obstructive Pulmonary Disease)과 같은 폐 질환들은 폐에서 증가된 공기 유동 저항을 초래할 수 있다. 사망률, 의료-관련 비용 및 폐질환 때문에 악영향을 가지는 인구의 규모는 상당하다. 이러한 질환들은 종종 생활의 질에 악영향을 미친다. 증상들은 다양하지만, 종종 기침, 호흡 곤란 및 천명을 포함한다. 예를 들어 런닝, 조깅, 빠르게 걷기 등과 같은 다소 격렬한 활동을 하는 경우, COPD에서 호흡 곤란은 일어날 수 있다. 질병이 진행되어감에 따라, 걷기와 같은 격렬하지 않은 활동을 하는 경우에도 호흡 곤란이 일어날 수 있다. 시간이 지나면, 점점 더 적은 활동에도 COPD의 증상들이 항상 일어날 수 있으며, 이 때문에 일상적인 일들을 달성하는 사람의 능력을 심하게 제한한다.
폐질환들은 종종 기도 루멘의 차단과 관련된 기도 폐색, 기도벽의 비대화, 기도벽 내부 또는 주위 구조의 변화 또는 이것들의 조합으로 특징 된다. 기도 폐색은 폐에서 교환되는 기체량을 실질적으로 감소시킬 수 있어서 호흡 곤란을 야기한다. 기도 루멘의 차단은 과도한 루멘 내의 점액 또는 부종 유체, 또는 모두에 의해 야기될 수 있다. 기도벽의 비대화는 과도한 기도 평활근의 수축, 기도 평활근 비대, 점액선의 비대, 염증, 부종 또는 이것들의 조합에 기인할 수 있다. 폐 조직 자체의 파괴와 같은 기도 주위 구조의 변화는 기도벽에서 방사 견인의 손실 및 후속하는 기도의 협소화를 초래할 수 있다.
천식은 기도 평활근, 평활근의 비대, 과도한 점액 생성, 점액선의 비대, 및/또는 염증 및 기도의 부어오른 곳의 수축에 의해 특징이 될 수 있다. 이러한 이상들은 국부적 염증 사이토카인(기도벽 근처 또는 안에 위치하는 면역 세포들에 의해 국부적으로 방출된 화학 물질), 흡기 자극물(예를 들어, 찬 공기, 연기, 알레르기 유발 항원 또는 다른 화학 물질들), 시스템 호르몬들(혈액 안에 있는 항-염증성 코티솔 및 흥분성 에피네프린과 같은 화학 물질), 국부적 신경계 입력(평활근 세포들 및 점액선의 국부적 반사 자극을 생산할 수 있는 기도벽 내에 완전히 함유되는 신경 세포들) 및 중추 신경계 입력(미주 신경을 통해 뇌로부터 점액선 및 평활근 세포들에 전달되는 신경계 신호들)의 복잡한 상호 작용의 결과이다. 이러한 조건들은 종종 널리 퍼진 임시 조직 변경 및 처음으로 되돌릴 수 있는 공기 유동 폐색을 야기하며,이는 결과적으로 천식 환자가 호흡하는 것을 힘들게 하는 영구적인 공기 유동 폐색 및 영구적인 조직 변형으로 이끌 수 있다. 천식은 공기 유동 저항이 상당히 증가하는 고 반응성의 기도 평활근의 축소를 통해 추가적 기도 협소화의 공격들 또는 극심한 사건들을 더 포함할 수 있다. 천식 증상들은 반복되는 호흡 곤란의 사건들(예를 들어, 호흡이 짧아지거나 호흡곤란), 천명, 가슴 통증 및 기침을 포함한다.
폐기종은 COPD의 일종이며, 이는 폐의 기도에 인접하거나 기도를 둘러싼 폐 조직의 변화에 의해 특징이 종종 나타난다. 폐기종은 폐 조직의 파괴(예를 들어, 폐포낭과 같은 폐포 조직)를 포함할 수 있으며 이는 기체 교환의 감소 및 둘러싼 폐 조직에 의해 기도벽에 가해지는 방사 견인을 감소시키게 된다. 폐포 조직의 파괴는 폐포 모세혈관 및 폐포 벽들이 없으며 이로 인해 기체 교환이 효과적이지 못한 매우 큰 간극을 갖는 폐기종 영역을 남긴다. 공기는 이 큰 간극에 "갇히게(trapped)" 된다. 이 "갇힌" 공기는 폐의 과도한 팽창 및 보다 건강한 조직의 적절한 기능 및 산소가 풍부한 공기의 유입을 제한하는 흉부 압박을 야기할 수 있다. 이는 상당한 호흡 곤란을 초래하며 혈액 내 낮은 산소 수준 및 높은 이산화탄소 수준이 되게 할 수 있다. 이러한 종류의 폐 조직 파괴는 건강한 사람일지라도 정상의 노화과정의 일부로서 발생한다. 불행히도, 화학 물질들 또는 다른 물질들(예를 들어, 담배 연기)에 대한 노출은 조직 손상 또는 파괴 속도를 매우 가속화할 수 있다. 호흡 곤란은 기도 폐색에 의해 더 증가할 수 있다. 방사 견인의 감소는 기도벽이 "늘어지게(floppy)" 되도록 야기할 수 있으며, 이에 따라 기도벽은 부분적으로 또는 전체적으로 호기 동안 접힌다. 폐기종을 가진 사람은 호기동안 기도 폐색 및 기도 접힘으로 인해 공기를 그들의 폐 밖으로 전달할 수 없을 수 있다.
만성 기관지염은 COPD의 일종이며, 기도 평활근의 수축, 평활근 비대, 과도한 점액 생성, 점액선의 비대 및 기도벽의 염증에 의해 특징이 나타날 수 있다. 천식과 같이, 이러한 이상들은 중추 신경계, 일부 신경계, 시스템 호르몬들, 흡입된 자극물 및 일부 염증 사이토카인들의 복잡한 상호 작용에 의한 것이다. 호흡 폐색이 매우 되돌려질 수 있는 천식과는 다르게, 만성 기관지염에서 기도 폐색은 주로 만성적이며 영구적이다. 점액 생성 기침뿐만 아니라 흉통, 천명, 및 호흡이 짧아지는 기관지염 증상들 때문에 만성 기관지염 환자들은 호흡하는 것이 종종 어렵다.
상이한 기술들이 폐 질환들의 진행 및 강도를 평가하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 폐기능 테스트, 운동 능력 및 생활의 질에 대한 질문지가 대상을 평가하기 위해 종종 사용된다. 폐기능 테스트는 전체 유동, 폐 체적 및 기체 교환과 같은 기초 생리학적 폐 파라미터들의 재현가능하고 객관적인 측정을 포함한다. 폐색 폐질환들의 평가를 위해 사용되는 폐기능 테스트의 척도들은 1초간 강제 호기량(FEV1), 폐활량(FVC), FVC에 대한 FEV1의 비, 총 폐기량(TLC), 기도 저항 및 동맥 혈액 기체의 테스트를 포함한다. FEV1은 폐가 완전히 공기로 채워지고 시작하는 제 1초의 강제 호기 동안 환자가 내쉴 수 있는 공기의 체적이다. 또한, FEV1은 1초의 강제 호기 동안 발생하는 평균 유동이다. 이 파라미터는 어떠한 기도 폐색의 영향 및 존재를 결정하고 평가하기 위해 사용될 수 있다. FVC는 공기로 완전히 채워진 폐에서 시작하여 강제 호기 동안 환자가 내쉴 수 있는 공기의 전체 체적이다. FEV1/FVC는 1초의 강제 호기 동안 내쉬어질 수 있는 모든 공기율이다. 적어도 하나의 기관지 확장제의 투여 이후에 0.7보다 작은 FEV1/FVC 비율은 COPD의 존재를 규정한다. TLC는 폐가 완전히 채워졌을 때 폐 내부의 전체 공기량이며, 폐색적 폐질환을 가진 환자의 폐에 공기가 갇히게 된 때 증가할 수 있다. 기도 저항은 폐포 및 입 사이의 공기 유동 속도에 대한 폐포와 입 사이 압력 요소로서 규정된다. 유사하게, 주어진 기도의 저항은 주어진 기도를 가로질러 기도를 통해 유동하는 압력 기울기의 비로서 규정될 수 있다. 동맥 혈액 기체 테스트는 혈액 내의 이산화탄소량 및 산소량을 측정하며, 공기로부터 산소를 혈액에 공급하며 혈액으로부터 이산화탄소를 얻어 몸 밖으로 배출하도록 하는 호흡기계 및 폐의 능력을 평가하기 위한 가장 직접적인 방법이다.
운동 능력 테스트는 활동을 수행하기 위한 환자 능력의 객관적이며 재현가능한 평가이다. 6분 걷기 테스트(6 MWT)는 6분 동안 고른 표면을 가능한 멀리 환자가 걷는 운동 능력 테스트이다. 다른 운동 능력 테스트는 환자의 최대 운동 능력을 측정하는 것을 포함한다. 예를 들어, 의사는 싸이클 에르고미터(cycle ergometer)를 통해 환자가 생산할 수 있는 동력량을 측정할 수 있다. 환자는 30 퍼센트 산소를 호흡할 수 있으며 작동 하중은 매 3분마다 5~10 와트 증가할 수 있다.
생활의 질 질문지는 환자의 전반적인 건강 및 행복을 평가한다. 세인트 조지의 호흡기 질문지(The St.George's Respiratory Questionnaire)는 전반적인 건강, 일상 생활 및 인지되는 행복에서 폐색성의 폐질환의 영향을 측정하도록 설계된 75개의 질문을 포함하는 생활의 질 질문지이다. 폐질환을 위한 치료의 효과는 폐기능 테스트들, 운동 능력 테스트들, 및/또는 질문지들을 사용하여 평가될 수 있다. 치료 프로그램은 이러한 테스트들 및/또는 질문지들로부터의 결과에 기초하여 조정될 수 있다.
기관지 열성형술과 같은 치료들은 폐 내부의 많은 기관지 가지들의 기도벽을 제거함으로써 평활근 탄력을 파괴하며, 따라서 폐의 기도벽의 신경 및 평활근을 모두 제거하는 것과 관련된다. 치료된 기도는 흡입된 자극물들, 시스템 호르몬과 일부 및 중추 신경계 입력에 잘 반응할 수 없다. 불행히도, 기도벽 내의 신경들 및 평활근 탄력의 파괴는 폐의 동작에 악영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 연기 또는 다른 유독 물질들과 같은 흡입된 자극물들은 보통 기도 평활근을 수축하고 기침을 하도록 폐 자극 수용체를 자극한다. 기도벽에서 신경의 제거는 국부 신경 기능 및 중추 신경 입력 모두 제거하며, 따라서 강제성 기침으로 유독성 물질들을 배출하는 폐의 능력을 제거한다. 기도 평활근 탄력의 제거는 수축하는 기도의 능력을 제거할 수 있으며, 따라서 유독성 물질과 같은 원치않는 물질들이 폐로 깊이 침투하는 것을 허용한다.
천식 및 COPD 모두 환자가 증가하고 있는 심각한 질병이다. 처방전이 필요한 약을 포함하는 현재의 처리 기술들은 완전히 성공적이지도 않고 부작용의 염려가 없지도 않다. 추가로, 많은 환자들이 처방약의 정량을 지키지 않는다. 따라서, 환자의 준수가 필요 없이 공기 유동에 대한 저항을 개선하는 치료를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
적어도 일부 구현례는 협착에 대한 가능성을 제한하거나 최소화 하거나 방지하는 동안 중공의 장기의 신경을 제거하는 루멘 내 기구로 향한다. 장기의 대상 영역은 장기 기능에 상당한 영향을 미치는 원치않는 협착 없이 장기의 대상 영역이 치료될 수 있다. 소정의 구현례에서, 루멘 내 기구는 상호 이격된 별개의 대상 영역을 제거한다. 협착이 발생할지라도, 360도 연장된 연속적인 협착 고리는 피할 수 있다. 장기가 기도라면, 병변은 공기 유동 저항의 어떠한 적절한 증가 없이 형성될 수 있다.
일부 구현례에서, 대상을 치료하기 위한 시스템은 기도의 루멘을 따라 이동하는 길게 연장된 어셈블리를 포함한다. 기도의 내측 표면의 어떠한 상당한 크기로 되돌릴 수 없는 손상을 가하지 않는 반면에, 어셈블리는 신경간의 신경 조직과 같은 신경 조직에 의해 전송되는 신호를 감소시킬 수 있다. 소정의 구현례에서, 하나 또는 그보다 많은 전극들은 폐의 신경을 제거하도록 기도 원주의 후방 90도에서 180도를 치료하기 위한 고주파 에너지를 출력한다. 냉각 시스템(예를 들어, 냉각 채널)은 대상 조직이 손상을 입는 동안 기도 조직 및/또는 전극의 온도를 제어할 수 있다.
일부 절차에서, 조직 손상은 상처를 야기하기에 충분할 수 있으나, 전극은 반흔 조직, 협착 등 때문에 기도 루멘의 적절한 협소화를 실질적으로 제거하거나 제한하거나 감소시키도록 위치될 수 있다. 병변은 인접한 병변들 사이에 조직의 비대화를 방지하도록 충분히 이격될 수 있다. 여기에서 서술된 적어도 일부 구현례는 기도의 장축에 수직인 평면상에 놓인 제거된 조직의 연속적인 고리를 형성함이 없이 실질적으로 기도벽의 전체 원주상을 제거할 수 있다.
일부 구현례에서, 방법은 신경계 신호가 제 1 주기관지에 연결된 실질적으로 모든 원격의 기관지 가지로 이동하는 것을 실질적으로 방지하기 위해 제 1 주기관지의 신경 세포를 손상시키는 단계를 포함한다. 제 1 주기관지에 원격인 기관지 가지의 대다수 또는 전부는 신경계 신호를 수용하지 않는다. 소정의 구현례에서, 신경 조직은 기관지 가지가 연장된 폐 및 기관 사이에 위치한다. 방법은 신경계 신호가 제 2 주기관지에 연결된 실질적으로 모든 원격의 기관지 가지들로 이동하는 것을 실질적으로 방지하기 위해 제 2 주기관지의 신경 조직을 손상시키는 단계를 더 포함한다. 소정의 구현례에서, 에너지는 기도 원주의 바람직한 일부 또는 후방 기도의 180도 보다 작은 부분을 따라 전달된다. 이는 방출되는 에너지에 노출되는 조직의 양을 제한한다.
일부 구현례에서, 신경을 제거하는 것은 신경간이 해부학적으로 위치하는 외측의 외막 세포층에 영향을 미치는 병변의 생성을 포함한다. 폐의 신경을 제거하는 것에서, 좌우 주 기관지 모두의 외측을 따라 가로지르는 신경간을 제거하는 것은 미주 신경으로부터 기도와 위치하는 점액 생성샘 및 폐 기도의 내측을 따라 늘어선 기도 평활근의 연결을 효과적으로 끊는다. 발생한 경우, 기도 평활근은 이완하며 점액 생성은 감소된다. 이러한 변화는 COPD 및 천식과 같은 질병의 상태 하에 기도 폐색을 감소시킨다. 감소된 기도 폐색은 대상의 생활의 질 및 건강 상태를 개선시키도록 호흡을 용이하게 한다.
기도벽이 제 1 온도보다 낮은 제 2 온도인 동안, 신경 조직은 신경 조직의 온도를 제 1 온도(예를 들어, 제거 온도)까지 증가시킴으로서 열적으로 손상될 수 있다. 일부 구현례에서, 신경 조직으로부터 방사상 내측으로 위치하는 기도벽의 일부는 기도벽의 일부에 영구적인 손상을 방지하기 위해 제 1 온도 일 수 있다. 제 1 온도는 신경 조직의 영구적인 파괴를 야기하기 위해 충분히 높을 수 있다. 일부 구현례에서, 신경 조직은 기도벽 외측 조직과 연결되게 위치하는 신경간의 일부이다. 기도벽 내 신경 조직 및 평활근은 평활근 탄력의 바람직한 수준을 유지하기 위해 기능적으로 유지될 수 있다. 기도는 자극(예를 들어, 흡입된 자극물들, 국부 신경계 또는 시스템 호르몬에 의해 야기된 자극)에 반응에 응하여 확장/수축될 수 있다. 다른 구현례에서, 신경 조직은 기도벽 내 신경 섬유질들 또는 신경 가지의 일부이다. 다른 구현례에서, 신경간의 신경 조직 및 신경 가지/섬유질의 신경 조직 양 쪽 모두 동시에 또는 연속적으로 손상된다. 제거 부재와 같은 다양한 종류의 활성 가능 부재들은 에너지를 출력하도록 사용될 수 있다.
일부 구현례는 넓은 기도 구조를 이용한다. 미주 신경의 기도 신경간은 종종 주기관지 기도 후방의 절반을 따라 위치한다. 주 기도(예를 들어, 기도, 우측 및 좌측 주기관지)의 후방 영역은 연골이 없다. 이러한 기도들의 연골 고리들은 완전히 원주상에 있지 않으며, 오직 연조직만이 후방을 따라 위치한다. 더욱이, 기도의 후방 절반에 위치하는 기도 신경간으로부터 신경 조직을 손상시키는 것은 기도 원주의 360도 보다 작은(예를 들어, 상당히 작은) 병변을 생성함으로서 달성될 수 있다. 예를 들어, 기도 원주의 180도, 150도 또는 130도를 치료하는 것은 기도의 신경을 효과적으로 제거하도록 요구되는 전부일 수 있다. 병변은 360도 보다 상당히 작은 호 길이를 가지므로, 기도 협착은 매우 감소되거나 방지될 수 있다.
전극은 아치형, 다각형 또는 어떠한 다른 형태 또는 배치 형태를 포함하는 복잡한 형태를 가질 수 있다. 전극은 V-형, U-형, L-형, T-형, W-형, 곧거나 휘어지거나 이것들의 조합일 수 있다. 일부 구현례에서 전극 어셈블리는 지그재그 구성, 사형 구성, 감기거나 코일 구성, 코르크스크루 구성, 나선 구성, z-형 구성, 이들의 조합 등을 가진다. 코르크스크루-형 전극 어셈블리는 일반적으로 연속적이거나 비연속적인 코르크스크루-형 병변을 형성하는 독립적으로 작동 가능한 전극들을 가질 수 있다.
다른 구현례는 기도 원주의 일부 또는 전부를 따라 일반적으로 코르크스크루-형 병변을 생성 가능한 연속적인 전극 어셈블리를 포함한다. 동일한 원주상 영역에 대해 보다 작은 표면 영역을 가지는 상처는 협착을 형성할 수 있는 조직 망을 발생하기 쉽지 않다. 적어도 일부의 구현례는 부합하는 협소한 병변을 형성하도록 협소한 대상 영역을 치료할 수 있다. 칼날 전극 어셈블리는 반흔 조직을 더욱 감소시키기 위해 상기 치료를 수행할 수 있다.
다른 구현례는 신체 구조를 통해 그룹 내를 이동하는 경향이 있는 신경, 동맥 및 정맥에 의존한다. 초음파 또는 다른 종류의 에너지는 기도 신경 제거를 수행하기 전에 기도 신경간에 근접하게 이동하는 정맥 또는 기관지 동맥의 위치를 결정하도록 사용될 수 있다. 혈관의 위치를 결정한 후에, 혈관에 근접한 기도 영역은 기도 신경간을 제거하기 위한 에너지로 치료된다. 이러한 기술은 협착의 위험을 제거하거나 감소하도록 치료된 조직의 체적을 제한하거나 최소화한다.
일부 절차에서, 카테터는 바람직한 깊이의 적어도 하나의 병변을 나타낸다. 예를 들어, 하나 또는 그보다 많은 코르크스크루-형 또는 나선-형 병변은 하나의 기관지 기도벽에서 형성될 수 있으며, 아치형 병변은 기관지 나무의 상이한 일부의 신경을 제거하도록 다른 기도벽에서 형성될 수 있다. 병변은 기도의 내측 표면 또는 기도벽 내 깊은 곳을 따르거나 기도의 외측 표면을 따라서 위치될 수 있다.
일부 구현례에서, 에너지 전달 장치는 카테터 샤프트 및 상기 카테터 샤프트에 커플링된 제거 어셈블리를 포함한다. 제거 어셈블리는 제거 어셈블리의 종축에 상호 원주상으로 오프셋된 복수개의 전극들을 포함하는 연골간 에너지 에미터 및 접힘 상태로부터 펼침 상태로 이동 가능한 냉각 부재를 포함한다. 전극은 기도 종축에 상호 이격된 기도의 복수개의 대상 영역에 에너지를 전달하도록 구성된다. 에너지 에미터 및 냉각 부재는 기도의 연골 고리들 사이에 위치하며 기도의 표면 조직으로부터 이격된 연골간 병변을 형성하기 위해 협력작용하도록 구성된다.
소정의 구현례에서, 루멘 내 전달 장치는 펼침 가능 장치 및 복수개의 제거 부재 및/또는 전극들을 포함하는 제거 어셈블리를 포함한다. 전극들은 펼침 가능 부재의 원주상에 이격되며, 대상 영역에 병변을 형성하도록 별개의 대상 영역에 에너지를 출력할 수 있다. 제 1 병변의 적어도 일부는 제 2 병변과 축상으로 이격되며 원주상으로 인접하거나 겹쳐진다.
일부 구현례에서, 대상을 치료하는 방법은 기도에 대해 제거 어셈블리를 위치시키는 단계 및 기도의 대상 영역에 축상으로 이격된 제거 어셈블리로부터 에너지를 출력하는 단계를 포함한다. 대상 영역들의 프로파일은 기도의 종축을 따른 방향에서 관측할 경우 겹쳐진다.
다른 구현례에서, 대상을 치료하는 방법은 기도를 따라 전달 장치의 에너지 에미터를 이동시키는 단계를 포함한다. 에너지 에미터의 적어도 하나의 전극은 기도의 연골 고리들 사이에 위치된다. 에너지는 전극으로부터 대상 영역으로 연골-간 병변을 형성하기 위해 기도의 종축을 따라 축상으로 분리된 위치에 전달된다.
조직을 치료하는 일부 방법은 기도의 루멘 내 제거 어셈블리를 위치시키는 단계 및 기도의 내측 표면 주위에 위치하는 제거 어셈블리의 적어도 하나의 전극을 사용하여 기도의 조직에 에너지를 전달하는 단계를 포함한다. 에너지는 기도를 따라 축상으로 분리된 대상 영역에 손상을 가하도록 전달되며, 이에 따라 대상 영역의 최대 단면 너비로 규정되는 대상 영역의 일부는 기도의 내측 표면으로부터 분리된다.
일부 구현례에서, 전달 장치는 카테터 샤프트 및 상기 카테터 샤프트에 커플링된 제거 어셈블리를 포함한다. 제거 어셈블리는 접힘 상태로부터 펼침 상태로 이동 가능한 배치 가능 부재를 포함한다. 에너지 에미터는 펼침 가능 부재가 배치 상태인 경우에 신체 구조의 축상 길이를 따라 상호 축상으로 위치하는 단부를 가지는 병변들을 생성하도록 에너지의 방출 가능하다.
전달 장치는 연속적이거나 비연속적인 하나 또는 그보다 많은 병변을 생성할 수 있다. 병변은 아치형, 소용돌이형, 나선형, 물결형, 사형 또는 이들의 조합을 포함하는 상이한 형태를 가질 수 있다. 연속적인 병변을 생성하기 위해, 제거 어셈블리는 일반적으로 연속적인 병변들을 형성하도록 근접하게 함께 위치하는 전극들을 가질 수 있다. 대안적으로, 제거 어셈블리는 소용돌이형, 나선형, 사형 등에 상응하는 에너지 에미터 또는 긴 전극을 가질 수 있다. 다른 구현례에서, 전극들은 비연속적인 병변을 형성하도록 충분한 거리가 이격될 수 있다. 병변의 무늬, 공간 및 크기는 대상 영역을 치료하기 위해 선택될 수 있다.
소정의 구현례에서, 병변은 기도벽을 따라 상이한 위치에서 동시에 형성될 수 있다. 일부 절차에서, 비스듬한 병변은 기도의 반대측에 형성될 수 있다. 전체 병변은 연골 고리 사이에 고리들의 손상을 피하도록 위치될 수 있다. 다른 구현례에서, 병변은 기도 또는 연골 고리들을 가로지를 수 있다.
도면에서, 동일한 참조 번호는 유사한 부재 또는 단계를 나타낸다.
도 1은 폐 내 또는 폐 주위의 신경, 혈관 및 폐의 도면이다.
도 2는 일 구현례에 따라 좌측 주기관지 내에 위치하는 루멘 내 치료 시스템의 도면이다.
도 3은 좌측 주기관지에 위치하는 접근 기구로부터 연장된 전달 장치의 도면이다.
도 4a는 접힘 제거 어셈블리 및 기관지 나무의 기도의 단면도이다.
도 4b는 펼침 제거 어셈블리 및 기관지 나무의 기도의 단면도이다.
도 5a는 기도의 평활근이 수축되고 점액이 기도 루멘 내에 있는 경우에 접힘 제거 어셈블리를 둘러싼 기도의 단면도이다.
도 5b는 펼침 제거 어셈블리를 둘러싼 기도의 단면도이다.
도 6은 조직의 깊이에 대한 조직의 온도 그래프이다.
도 7은 기도에서의 제거 어셈블리의 측면도이다.
도 8은 제거 어셈블리를 구비한 전달 장치의 등각 투영도이다.
도 9는 도 8 의 선 9-9를 따라 길게 연장된 샤프트의 단면도이다.
도 10은 제거 어셈블리의 측면도이다.
도 11은 도 10의 제거 어셈블리의 횡단면도이다.
도 12는 접근 기구로부터 연장되는 전달 장치를 구비한 치료 시스템의 부분 단면도이다.
도 13은 제거 어셈블리의 측면도이다.
도 14는 도 13의 선 14-14를 따라 배치 제거 어셈블리를 둘러싼 기도의 단면도이다.
도 15는 제거 어셈블리의 측면도이다.
도 16은 비스듬한 병변들을 생성하기 위한 제거 어셈블리의 측면도이다.
도 17은 내부 통로를 가지는 제거 어셈블리의 측면도이다.
도 18은 도 17의 선 18-18을 따라 제거 어셈블리의 단면도이다.
도 19는 환기구를 가지는 제거 어셈블리의 측면도이다.
도 20은 도 19의 선 20-20을 따라 제거 어셈블리의 단면도이다.
도 21은 V-형 전극들의 집합체를 가지는 제거 어셈블리의 측면도이다.
도 22는 T-형 전극들을 가지는 제거 어셈블리의 측면도이다.
도 23은 다수-가지 제거 어셈블리의 측면도이다.
도 24는 한 쌍의 전극 어셈블리를 가지는 제거 어셈블리의 측면도이다.
도 25는 냉각 가능 전극 어셈블리를 가지는 제거 어셈블리의 측면도이다.
도 26은 도 25의 선 26-26을 따라 전극 어셈블리의 단면도이다.
도 27a~31b는 등온선 및 상응하는 병변을 도시한다.
도 32는 나선형 제거 어셈블리의 측면도이다.
도 33은 다른 나선형 제거 어셈블리의 측면도이다.
도 34는 이격된 전극들을 가지는 제거 어셈블리의 등각 투영도이다.
도 35는 기도 바디 루멘에 위치하는 도 34의 제거 어셈블리의 등각 투영도이다.
도 36은 도 34의 제거 어셈블리에 의해 형성되는 병변들의 등각 투영도이다.
도 37은 냉각제 냉각된 전극들을 가지는 제거 어셈블리의 등각 투영도이다.
도 38은 도 37의 선 38-38을 따라 제거 어셈블리의 단면도이다.
도 39a는 휘어진 에너지 에미터를 가지는 제거 어셈블리의 등각 투영도이다.
도 39b는 도 39a의 제거 어셈블리에 의해 치료된 혈관의 등각 투영도이다.
도 40a은 도 39a의 제거 어셈블리의 다른 등각 투영도이다.
도 40b는 도 40a의 제거 어셈블리에 의해 치료된 혈관의 등각 투영도이다.
도 41은 다른 구현례에 따라 제거 어셈블리의 등각 투영도이다.
도 42는 전달 구성에서 제거 어셈블리의 등각 투영도이다.
도 43은 배치 구성에서 도 42의 제거 어셈블리의 등각 투영도이다.
도 43a는 도 43의 제거 어셈블리의 측면도이다.
도 44는 도 43의 제거 어셈블리의 원격 섹션의 단면도이다.
도 1은 좌측 폐(11) 및 우측 폐(12)를 가지는 사람의 폐(10)를 도시한다. 기관(20)은 코와 입으로부터 아래쪽으로 연장되며 좌측 주기관지(21)와 우측 주기관지(22)로 나뉜다. 좌측 주기관지(21) 및 우측 주기관지(22)는, 외측 방향(예를 들어, 원격 방향)으로 연속적으로 직경이 작아지며 길이가 짧아지는 엽기관지, 구기관지, 및 구엽기관지를 각각 형성하도록 가지가 나뉜다. 폐동맥(30)은 심장의 우심실에서 나오며 폐 뿌리(24)의 앞쪽을 지난다. 폐뿌리(24)에서 동맥(30)은 좌 폐동맥 및 우 폐동맥으로 가지가 나누어지며, 차례로 혈관 가지 망을 형성하도록 가지가 나뉘어진다. 이러한 혈관들은 기관지 나무(27)의 기도를 따라서 연장될 수 있다. 기관지 나무(27)는 좌측 주기관지(21), 우측 주기관지(22), 세기관지 및 폐포를 포함한다. 미주 신경(41,42)은 기관(20)을 따라 연장되며 신경간(45)(nerve trunk)을 형성하도록 가지가 나뉘어진다.
좌우 미주 신경(41,42)은 뇌간에서 시작되며, 목을 통과하며, 기관(20)의 양 쪽에서 흉부를 통해 내려간다. 미주 신경(41,42)은 기관(20), 좌측 주기관지(21), 우측 주기관지(22)를 둘러싸며 감싸는 앞뒤 폐 신경총을 포함하는 신경간(45)으로 퍼져나간다. 또한, 신경간(45)은 기관지 나무(27)의 가지 기도의 외측 및 이를 따라 연장된다. 신경간(45)은 신경의 주경이며, 이는 결합 조직의 거친 덮개에 의해 함께 결합되는 한 묶음의 신경 섬유질을 포함한다.
폐(10)의 주요 기능은 공기로부터 혈액 내로 산소를 교환하며 혈액으로부터 공기로 이산화탄소를 교환하는 것이다. 기체 교환의 과정은 산소가 풍부한 공기가 폐(10)로 유입되는 경우에 시작한다. 늑간 흉벽 근육 및 횡경막의 수축은 산소가 풍부한 공기가 폐(10)의 기도를 통해 유동하는 것을 야기하도록 흉부 내 압력을 감소시키도록 협력작용한다. 예를 들어, 공기는 입과 코, 기관(20)을 통과하며, 다음 기관지 나무(27)를 통과한다. 공기는 궁극적으로 기체 교환 과정을 위해 폐포 공기 주머니에 전달된다.
산소가 부족한 혈액은 폐동맥(30)을 통해 심장의 우측으로부터 펌핑되며 궁극적으로 폐포의 모세혈관에 전달된다. 산소가 부족한 혈액은 이산화탄소 폐기물이 풍부하다. 얇은 반-투과성막은 모세혈관 내 산소가 부족 혈액과 폐포에서 산소가 풍부한 혈액을 구분한다. 이러한 모세혈관은 폐포 사이에서 연장되며 둘러싼다. 공기로부터의 산소는 막을 통해 혈액 내로 이동하며, 혈액으로부터의 이산화탄소는 막을 통해 폐포 내 공기로 이동한다. 다음, 새롭게 산소가 풍부해진 혈액은 폐포의 모세혈관으로부터 폐정맥계의 혈관 가지를 통해 심장으로 유동한다. 심장은 체내 전체로 산소가 풍부한 혈액을 펌핑한다. 폐에서 사용되는 공기의 산소는 횡경막 및 늑간근이 이완하고 폐와 흉벽이 탄력적으로 보통 이완된 상태로 복귀하는 때에 내쉬어진다. 이러한 방법으로, 공기는 기관지 가지들, 기관지(21,22) 및 기관(20)을 통해 유동할 수 있으며 궁극적으로 입과 코를 통해 배출된다.
도 2는 흡기 또는 호기 또는 모두 동안 공기의 유동을 조정하기 위한 치료를 수행할 수 있는 치료 시스템(200)을 도시한다. 기체 교환을 증가시키도록 공기 유동 저항을 감소시키기 위해서, 치료 시스템(200)은 기도를 크게 하도록(예를 들어,확장) 사용될 수 있다. 일부 절차에서, 신경간(폐의 내측 또는 외측)의 신경 조직(예를 들어, 신경 조직)은 기도를 확장하도록 영향을 미칠 수 있다. 신경계는 전기적 신호 및 화학적 신호를 사용하여 폐(10) 및 뇌 사이에 소통을 제공한다. 자율 신경계의 신경 조직의 망은 순환계 및 호흡계의 활동을 감지하며 조절한다. 신경 조직은 신체의 일부로부터 다른 일부로 감각 및 구동 정보를 전송하도록 화학적 및 전기적 신호들을 사용하는 섬유질을 포함한다. 예를 들어, 신경 조직은 구동 정보를 근육의 수축 또는 다른 반응들을 야기시키는 신호와 같은 신경계 입력의 형태로 전송할 수 있다. 섬유질들은 뉴런으로 이루어질 수 있다. 신경 조직은 결합 조직, 예를 들어 신경 상막에 의해 둘러싸일 수 있다. 자율 신경계는 교감 신경계 및 부교감 신경계를 포함한다. 교감 신경계는 스트레스 기간 동안 "자극(excitatory)" 기능과 크게 연관된다. 부교감 신경계는 에너지 보존 기간 동안 "영양(vegetative)" 기능과 크게 연관된다. 교감 및 부교감 신경계는 동시에 활성화되며 일반적으로 기관계와 상호 영향을 갖는다. 혈관의 신경자극전달이 양 신경계로부터 비롯되는 반면, 기도의 신경자극전달은 주로 사실상 부교감신경이며, 우측 미주 신경(42) 및 좌측 미주 신경(41)의 뇌와 폐 사이에서 이동한다.
상기 신경간들과 연관된 폐의 일부에 영향을 미치도록, 하나 또는 그보다 많은 신경간(45)에 어떠한 횟수의 절차도 수행될 수 있다. 신경간(45)의 망에서 일부 신경 조직은 다른 신경(예를 들어, 식도에 연결된 신경, 흉부를 통해서 복부 내로 들어가는 신경 등)과 합쳐지기 때문에, 비-대상 신경들 또는 구조의 원치않는 손상 을 실질적으로 제거하거나, 제한하거나, 최소화하기 위해 특정의 영역만이 대상이 될 수 있다. 앞뒤 폐 신경총의 일부 섬유질은 폐(10) 내부 외측으로 이동함에 따라 기관(20) 및 기관지 가지 및 세기관지의 외측 표면을 따라 연장되는 작은 신경간으로 합쳐진다. 기관지 가지를 따라 이러한 작은 신경간은 계속해서 각각 분기하며 섬유질을 기도의 벽 내로 보낸다.
치료 시스템(200)은 관심 있는 특별한 영역과 관련 있는 미주 신경 조직과 같은 특정 신경 조직에 영향을 미칠 수 있다. 미주 신경 조직은 신경 가지 내에서 상호 평행하게 되는 구심성 섬유질 및 원심성 섬유질을 포함한다. 원심성 신경 조직은 뇌로부터 기도 주효 세포로, 주로 기도 평활근 세포 및 점액 생성 세포에 신호를 전송한다. 구심성 신경 조직은 자극물에 반응하는 기도 감각 수용체로부터의 신호를 전송하며 뇌에 연결된다. 원심성 신경 조직이 기관(20)으로부터 종말 세기관지에 평활근 세포를 신경이 통하게 하는 반면, 구심성 섬유질 신경 자극 전달은 기관(20) 및 보다 큰 기관지에 크게 제한된다. 점액 분비 및 평활근 수축의 기준 수준을 야기하는 기도에 대한 원심성 미주 신경 세포는 일정하며, 기준 탄력 활동이 된다. ** 치료 시스템(200)은 기도 평활근을 제어하기 위한 원심성 및/또는 구심성 조직(예를 들어, 신경이 통하는 평활근), 점액 분비, 신경성 간접 염증 및 조직액 함량(예를 들어, 부종)에 영향을 미칠 수 있다. 폐질환과 연관된 기도벽 부종, 염증, 과도한 점액 분비 및 기도 평활근의 수축은 종종 상대적으로 높은 공기 유동 저항을 초래하며 이는 감소된 기체 교환 및 감소된 폐 활동을 야기한다.
특정 절차에서, 신경 조직은 근육 수축, 점액 생성, 염증, 부종 등을 조정하거나 야기하는 미주 신경(41,42)을 따라 이동하는 신호의 전송을 감소시키도록 제거된다. 감소는, 제한됨 없이, 신호의 전송을 방해, 제한, 차단 및/또는 저지하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 감소는 신경 신호의 신호 진폭이 감소하거나 신경 신호의 전송이 약해지는 것을 포함할 수 있다. 원격 기도에 대한 신경계 입력이 정지되거나 감소하는 것은 기도 평활근 탄력, 기도 점액 생성, 기도 염증 등을 바꿀 수 있으며, 이로 인해 폐(10)로 유입되며 배출되는 공기 유동을 제어한다. 또한, 기도 및 폐로부터 국부적 주효 세포 또는 중추 신경계로 감각적 유입을 정지하거나 감소하는 것은 기도벽 부종을 야기할 수 있는 체내 폐 또는 장기의 다른 세포에 대한 반사 기관지 수축, 반사 점액 생성, 염증 조정자의 유출 및 신경계 유입을 감소시킬 수 있다. 일부 구현례에서, 신경계 유입은 기도 평활근 탄력이 감소하는 것에 상응하게 감소될 수 있다. 일부 구현례에서, 기도 점액 생성은 기침 및/또는 공기 유동 저항에서 상당한 감소를 야기하도록 충분한 양으로 감소될 수 있다. 일부 구현례에서, 기도 염증은 기도벽에 대해 계속해서 염증 상처를 남기며 공기 유동 저항의 상당한 감소를 야기하는 상당한 양으로 감소될 수 있다. 신호 감소는 점액 생성 세포에 의해 점액 생성을 실질적으로 제거하거나, 제한하거나, 방지하거나, 이완하도록 하며 염증을 감소하도록 평활근을 허용할 수 있다. 이러한 방법으로, 건강한 및/또는 질병이 있는 기도는 폐기능을 조정하도록 변경될 수 있다. 치료 후에, 다양한 종류의 설문지들 또는 테스트들은 치료에 대한 대상의 반응을 평가하도록 사용될 수 있다. 필요하거나 바람직하다면, 추가 절차는 기침의 빈도를 줄이고, 호흡 곤란을 감소시키고, 천명을 감소하도록 하는 등으로 수행될 수 있다.
도 1 및 2의 주기관지(21,22)(예를 들어, 기도 발생1)는 기관지 나무(27)의 원격 일부에 영향을 미치도록 치료될 수 있다. 일부 구현례에서, 좌우 주기관지(21,22)는 좌우 폐(11,12)의 외측 및 좌우 폐 뿌리(24)를 따른 위치에서 치료된다. 치료 영역은 미주 신경 가지가 기도 및 주기관지(21,22)에 연결되는 곳에 원격이며 폐(11,12)에 근접할 수 있다. 두 개의 치료 방법을 수반하는 단일 치료기간은 다수의 또는 전체의 기관지 나무(27)를 치료하도록 사용될 수 있다. 폐(11,12) 내로 연장되는 실질적으로 모든 기관지 가지는 높은 수준의 치료 효과를 제공하도록 영향을 받을 수 있다. 주기관지(21,22)의 기관지 동맥이 상대적으로 큰 직경 및 높은 열 수용 용량을 가지므로, 기관지 동맥은 치료 때문에 의도치 않은 손상으로부터 보호될 수 있다.
도 3은 접근 장치(206)를 통해 연장되는 카테터 시스템(204) 형식의 전달 장치를 도시한다. 카테터 시스템(204)은 주기관지(21,22) 원격에 있는 기도뿐만 아니라, 주기관지(21,22)의 기도를 치료할 수 있다. 제거 어셈블리(208)는 우측 또는 좌측 주기관지, 엽기관지 및 중간 기관지 내부에 있는 폐의 외측에 위치할 수 있다. 중간 기관지는 우측 주기관지의 일부로 형성되며 우측 주기관지의 일부이며 중간 및 낮은 엽기관지의 기원이다. 또한, 제거 어셈블리(208)는 기관지 나무(27)의 먼 원격 일부에 영향을 미치도록 높은 발생 기도(예를 들어, 기도 발생 > 2)에 위치할 수 있다.
카테터 시스템(204)은 사형 기도를 통해 예를 들어 엽, 전체 엽, 복수의 엽 또는 하나의 폐 또는 양 폐의 일부의 신경을 제거하는 것과 같이 넓은 범위의 상이한 절차를 수행하도록 처리될 수 있다. 일부 구현례에서, 엽기관지는 폐 엽들의 신경을 제거하도록 치료된다. 예를 들어, 엽기관지를 따라 하나 또는 그보다 많은 치료 영역이 엽기관지에 연결되는 전체 엽의 신경을 제거하도록 대상이 될 수 있다. 좌측 엽기관지는 좌측 위 엽 및/또는 좌측 아래 엽에 영향을 미치도록 치료될 수 있다. 우측 엽 기관지는 우측 위엽, 우측 중엽 및/또는 우측 아래엽에 영향을 미치도록 치료될 수 있다. 엽들은 동시에 또는 연속적으로 치료될 수 있다. 일부 구현례에서 의사는 하나의 엽을 치료할 수 있다. 치료의 효율성에 기초하여, 의사는 동시에 또는 연속적으로 추가적인 엽(들)을 치료할 수 있다. 이러한 방법으로 기관지 나무의 상이한 독립된 영역이 치료될 수 있다.
각각의 구기관지는 각각의 구기관지를 따라서 단일 치료 영역에 에너지를 전달함으로써 치료될 수 있다. 예를 들어, 에너지는 우측 폐의 각각의 구기관지에 전달될 수 있다. 일부 절차에서, 에너지 10의 적용은 우측 폐의 대다수 또는 실질적으로 전부를 치료할 수 있다. 일부 절차에서 양 폐의 대다수 또는 실질적으로 전부가 에너지 36의 상이한 적용보다 적은 사용으로 치료된다. 기관지 나무의 해부학상 구조에 따라, 구기관지는 종종 1 또는 2의 에너지 적용을 사용하여 신경이 제거될 수 있다.
점액선, 섬모, 평활근, 체내 관(예를 들어, 혈관) 등과 같은 해부학적 특징부들 또는 다른 조직의 기능은 신경 조직이 제거될 때 유지될 수 있다. 신경 조직은 신경교와 같은 지지 조직, 수상 돌기, 신경 섬유질들, 신경 세포를 포함한다. 신경 세포는 전기적 충격을 전송하며, 신경 섬유질은 충격을 전송하는 축색 돌기에 연장된다. 전기적 충격은 주효 세포들 또는 다른 신경 세포들과 소통하기 위해 화학적 신호로 전환된다. 예를 들어, 기관지 나무(27)의 기도의 일부는 신경 조직에 의해 전송되는 하나 또는 그보다 많은 신경계 신호를 감소시키도록 신경이 제거될 수 있다. 신경을 제거하는 것은, 보다 중추신경계에 근접인 기관지 나무로부터 또는 기관지 나무를 따라 보다 원격 위치인 위치로 신경간의 손상된 섹션을 통해 모든 신호가 이동하는 것을 실질적으로 막도록 기도를 따라 신경간의 섹션의 신경 조직의 전부를 손상시키는 단계를 포함할 수 있다. 추가로, 기도의 감각 수용체들(예를 들어, 기침 및 자극물 수용체)로부터 주효 세포들(예를 들어 절후 신경 세포, 평활근 세포, 점액 세포, 염증 세포 및 맥관 세포) 근처로 직접 향하는 신경 섬유질을 따라서 이동하는 신호들 또한 중지될 것이다. 복수의 신경간이 기도를 따라서 연장된다면, 각각의 신경간은 손상될 수 있다. 이로서, 기관지 나무의 섹션을 따라 공급되는 신경은 끊어질 수 있다. 신호가 끊어지게 되면, 기도 확장으로 이어지는 원격 기도 평활근이 이완할 수 있거나, 점액 세포가 점액 생성을 감소하거나, 염증 세포는 기도벽 부풀림 및 부종을 생성하는 것을 정지한다. 이러한 변화들은 폐(10)에서 기체 교환을 증가시키도록 공기 유동 저항을 감소시키며, 이로 인해 호흡 곤란, 천명, 흉부 압박 등과 같은 하나 또는 그보다 많은 증상들이 실질적으로 제거되거나, 제한되거나, 감소한다. 대상 신경 조직에 인접하거나 둘러싼 조직은 영향을 받으나 영구적으로 손상되지 않을 수 있다. 예를 들면, 일부 구현례에서, 치료 전후에 치료된 기도를 따라 기관지 혈관은 유사한 양의 혈액을 기관지 벽 조직에 전달할 수 있으며, 치료된 기도를 따라 폐 혈관은 유사한 양의 혈액을 폐포 주머니에 기관지 나무(27)의 원격 영역에서 전달할 수 있다. 이러한 혈관들은 충분한 기체 교환을 유지하도록 혈액을 계속해서 이송할 수 있다. 일부 구현례에서, 기도 평활근은 상당한 정도로 손상되지 않는다. 예를 들어, 호흡기 기능에 눈에 띄는 영향이 없는 기도벽에서의 상대적으로 작은 섹션의 평활근은 되돌릴 수 있게 변할 수 있다. 에너지가 기도의 외측에서 신경 세포를 파괴하도록 사용된다면, 치료상 효과적인 에너지의 양은 비-대상 평활근 조직의 상당한 부분에 도달하지 않는다.
좌우 주기관지(21,22) 중에 하나는 기관지 나무(27)의 한 측면을 치료하도록 치료된다. 다른 주기관지(21,22)는 제 1 치료의 효율성에 기초하여 치료될 수 있다. 예를 들어, 좌측 주기관지(21)는 좌측 폐(11)를 치료하도록 치료될 수 있다. 우측 주기관지(22)는 우측 폐(12)를 치료하도록 치료될 수 있다. 일부 구현례에서, 단일 치료 시스템은 기관지(21,22) 중에 하나의 신경 조직을 손상시킬 수 있으며, 기관(20)으로부터 치료 시스템의 제거 없이 다른 주기관지(21,22)의 신경 조직을 손상시킬 수 있다. 따라서 주기관지(21,22)를 따라 위치하는 신경 조직은 기관(20)으로부터 치료 시스템의 제거 없이 손상될 수 있다. 일부 구현례에서, 단일 절차는 환자의 기관지 나무의 실질적으로 전부 또는 적어도 상당한 부분(예를 들어, 적어도 50%, 70%, 80%, 90%의 기관지 기도)을 치료하는데 알맞게 수행될 수 있다. 다른 절차에서, 치료 시스템은 폐(11,12) 중에 하나를 치료한 후에 환자로부터 제거될 수 있다. 필요하다면, 다른 폐(11,12)는 연속적인 절차에서 치료될 수 있다.
도 4a는 건강한 기도(100)의 횡단면도이며, 기관지 튜브로서 도시된다. 내측 표면(102)은 기질(112a)에 의해 둘러싸인 상피(110)의 접힌 층에 의해 규정된다. 평활근 조직(114)의 막은 기질(112a)을 둘러싼다. 기질의 막(112b)은 근육 조직(114) 및 결합 조직(124) 사이에 위치한다. 점액선(116), 연골판(118), 혈관(120) 및 신경 섬유질(122)은 기질 막(112b) 내에 있다. 기관지 동맥 가지(130) 및 신경간(45)은 기도(100)의 벽(103) 외측에 있다. 도시된 동맥(130) 및 신경간(45)은 기도벽(103)을 둘러싸는 결합 조직(124) 내에 있으며, 일반적으로 기도(100)에 평행하게 연결될 수 있다. 예를 들면 도 1에서, 신경간(45)은 미주 신경(41,42)으로부터 시작하며 기도(100)를 따라 공기 주머니를 향해 연장된다. 신경 섬유질(122)은 기도벽(103) 내에 있으며 신경간(45)으로부터 근육 조직(114)으로 연장된다. 신경계 신호는 신경간(45)으로부터 근육(114) 및 점액선(116)으로 신경 섬유질(122)을 통해 전송된다. 추가로, 신호는 감각 수용체(예를 들면, 기침, 자극물 및 긴장)로부터 신경간(45)을 통하여 중추신경계로 전송된다.
점막섬모 운동을 제어(예를 들어, 증가 또는 감소)하도록, 섬모는 상피(110)를 따라 바람직한 반응을 끌어내도록 변경되거나 흥분되거나 손상될 수 있다. 많은 입자들이 사람이 호흡함에 따라 흡입되며, 기도는 상기 공기로부터 입자를 제거하는 필터로서 기능한다. 점막섬모 수송계는 폐(10) 전체에서 모든 기도를 위한 자기-정화 메커니즘으로서 기능한다. 점막섬모 운동은 폐(10)의 원격 일부로부터 점액 정화를 위한 주요 방법이며, 폐(10)를 위한 주요 면역 장벽으로 제공된다. 예를 들어, 도 4a의 내측 표면(102)은 섬모로 커버될 수 있으며, 점액으로 코팅될 수 있다. 점막섬모 수송계의 일부로서, 점액은 많은 흡입된 입자(예를 들어, 담배 연기와 같은 원치 않는 오염물질들)들을 갇히게 하며, 이러한 입자들을 후두를 향해 이동시킨다. 섬모의 섬모 박동은 점액의 연속적인 융털을 이동시키며 후두를 지나 폐(10)의 원격 일부로부터 호흡계로부터 배출을 위한 인두에 입자들을 갇히게 한다. 제거 어셈블리(208)는 점막섬모 운동을 감소시키도록 섬모를 손상시키거나 점막섬모 운동을 증가시키도록 섬모를 자극할 수 있다.
제거 어셈블리(208)는, 기도벽(103)(예를 들어, 신경간(45), 기질(112a,112b) 등에서 해부학적 특징부들)의 내부의 대상 영역을 선택적으로 치료하도록 도 4b의 펼침 상태로 이동시킨다. 예를 들어, 필요하거나 바람직하다면, 점액선(116)이 효율적인 점막섬모 운동을 유지하도록 충분한 점액 생성을 보존하는 동안, 증가된 공기 유동 저항을 야기시키는 점액의 축적을 방지하는 충분한 양의 점액 생성을 감소시키도록 손상될 수 있다. 또한, 기도벽(103)에서 다른 해부학적 특징부들 또는 기도벽(103)을 통과하는 신경 가지들/섬유질들이 파괴될 수 있다. 병변은 기도(100)를 통해 공기 유동을 상당히 감소시키는 반흔 조직 또는 협착을 방지하도록 특정 위치에 형성된다.
신체의 기능은 조직에 대한 손상을 제한하거나 감소시키거나 방지하는 것을 도울 수 있다. 혈관(130) 내 혈액은 열 에너지를 흡수할 수 있으며, 다음 열 에너지를 가지(130)의 가열된 섹션으로부터 이동시킬 수 있다. 이러한 방법으로, 혈액은 혈관(130)에 대한 손상을 피하거나 완화시킬 수 있다. 치료가 수행된 후에, 기관지 동맥 가지(130)는 폐 조직의 건강을 계속해서 유지할 수 있다. 일부 RF 제거 구현례에서, 제거 어셈블리(208)는 혈관(130)의 파괴 없이 신경간(45)의 전체 종방향 섹션을 파괴하도록 충분한 양의 RF 에너지를 출력한다.
치료 효과는 적어도 부분적으로 하나 또는 그보다 많은 기도 속성, 폐기능 테스트, 운동 능력 테스트 및/또는 설문지들에 기초하여 평가될 수 있다. 대상은 그 과정을 추적하고 관찰하여 평가될 수 있다. 필요하거나 바람직하다면, 추가적인 절차는 바람직한 반응들이 얻어질 때까지 수행될 수 있다. 기도 속성을 평가하기 위한 상이한 종류의 기구들이 사용될 수 있다. 제거 동안, 기구로부터의 피드백은 대상 조직이 제거되었는지 여부를 나타낼 수 있다. 대상 조직이 제거되면, 건강한 비-대상 조직에 부수적인 손상을 제한하거나 최소화하도록 치료가 중단될 수 있다.
기도의 상이한 속성들은 수행되는 절차를 결정하도록 평가될 수 있다. 상기 기도 속성은, 제한됨 없이, 기도의 물리적 성질(예를 들어, 기도 탄성, 수축성(contractile properties) 특징 등), 기도 저항, 기도 루멘의 크기(예를 들어, 기도의 형태, 기도의 직경 등), 기도의 반응성(responsiveness)(예를 들어, 자극에 대한 반응성), 근육 특성(예를 들어, 근육 탄력, 근육 긴장 등), 염증 세포들, 염증 사이토카인들 등과 같은 것을 포함한다. 일부 구현례에서, 기도 근육 특성의 변화는 공지된 압력으로 팽창되는 제거 어셈블리(208)에서 압력 변화를 측정함으로써 관찰될 수 있다. 압력 변화에 기초하여, 의사는 제한됨 없이, 대상 조직이 자극을 받았는지, 제거되었는지 등의 여부를 포함하는 치료의 효과를 결정한다.
도 5a 및 도 5b는 기도(100)의 일부의 횡단면도이며, 기도는 수축된 상태의 평활근 조직(114), 비대성 점액선(116)으로부터의 점액(150) 및 기도벽(103)을 두껍게하는 부종 유체 및 부풀어오른 염증을 갖는다. 수축된 근육 조직(114), 점액(150) 및 두꺼워진 기도벽(103)은 상대적으로 높은 공기 유동 저항을 초래하는 루멘(101)을 부분적으로 방해하도록 협력작용한다. 신경 조직(45)은 근육 조직(114)을 이완시키고 기도(100)를 확장시키며 공기 유동 저항을 감소시키도록 손상되며, 이에 따라 더 많은 공기가 기체 교환 과정을 위한 폐포의 주머니에 도달하는 것을 허용한다. 기도 저항의 감소는, 예를 들어 상기 기도들에 대한 신경계 유입의 감소에 반응하여 기도의 통로가 개방된 것을 나타낼 수 있다. 협착은 치료 후에 기도 저항이 상당히 증가하지 않는 것을 보장하도록 제한되거나 최소화될 수 있다. 따라서, 치료는 치료 후에 상당한 시간이 지난 후일지라고 기도 유동 저항의 영구적인 감소를 보장한다.
낮은 발생 기도(예를 들어, 주기관지, 엽기관지, 구기관지)를 치료하는 것과 관련된 기도 저항의 감소는 높은 발생 기도(예를 들어, 구엽기관지)를 치료하는 것과 관련된 기도 저항의 감소량보다 클 수 있다. 의사는 기도 저항에서 바람직한 감소를 달성하기 위한 치료를 위한 적절한 기도를 선택할 수 있으며, 치료 영역, 기도 또는 어떠한 다른 적절한 위치에 근접한 기관지 가지, 환자의 입에서 측정될 수 있다. 기도 저항은 치료를 수행하기 전, 치료 중 및/또는 치료 후에 측정될 수 있다. 일부 구현례에서, 예를 들어 치료 영역에 더 원격인 부분으로부터 호흡을 허용하는 환기 치료 시스템을 이용함으로써 기도 저항은 기관지 나무 내의 위치에서 측정된다.
제거 어셈블리(208)은 영구적으로 기도(100)를 확장하기 위해 신경(45)을 제거하도록 에너지를 사용할 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "에너지(energy)"는 조직을 치료하기 위한 적절한 다른 종류의 에너지뿐만 아니라 제한됨 없이, 열 에너지, 극저온의 에너지(예를 들어, 냉각 에너지), 전기 에너지, 소리 에너지(예를 들어, 초음파 에너지), 고주파 에너지, 고동치는 높은 전압 에너지, 기계적 에너지, 전리 방사선, 광학 에너지(예를 들어, 빛 에너지) 및 이것들의 조합을 포함하도록 넓게 이해된다. 일부 구현례에서, 카테터 시스템(204)은 에너지 및 하나 또는 그보다 많은 물질들(예를 들어, 방사성 시드(seed), 방사성 물질 등), 처리제들 등을 전달한다. 비-제한적인 처리제들의 예시는, 제한됨 없이, 하나 또는 그보다 많은 항체, 항-염증제, 약학적으로 활성 물질들, 기관지 수축제, 기관지 확장제(예를 들어, 베타-아드레날린 작용제(beta-adrenergic agonists), 항콜린제 등), 신경 차단제, 광반응제 또는 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 지속 시간이 길거나 지속 시간이 짧은 신경 차단제(예를 들어, 항콜린제)는 일시적이거나 영구적으로 신호 전송을 감소시키도록 신경 조직에 전달될 수 있다. 또한, 물질들은 직접 신경(122) 또는 신경간(45) 또는 모두에 신경 조직을 화학적으로 손상시키도록 전달될 수 있다.
도 6 및 7은 제거 어셈블리(208)에서 냉각제가 순환함으로서 RF 에너지 및 표면상 냉각에 의해 표면상 및 깊은 가열에 의해 생성되는 효과를 도시한다. 냉각제는 열에너지를 흡수하며 이에 따라 제거 어셈블리9208)의 냉각 섹션(209)에 접촉하는 조직은 냉각된다. 냉각 섹션(209)은, 제거 어셈블리(208)와 신경 또는 다른 대상 조직 사이의 조직에 대한 손상을 방지하거나 제한하도록, 기도벽(100)으로부터 충분한 양의 열 에너지를 흡수할 수 있다.
도 6은 전극(214)에 근접하거나 접촉하는 지점으로부터 기도벽 조직 내의 깊이에 상응하는 mm 단위의 수평축을 가지며 조직의 온도에 상응하는 섭씨 온도 단위의 수직축을 가지는 그래프를 도시한다. 달리 지칭되지 않는 한, 도면들에서의 온도는 섭씨 온도 단위이다. 그래프 상의 점 "0"은 기도벽의 조직과 전극 어셈블리(214) 사이 접촉 면 또는 지점에 상응한다. 세 곡선 A, B 및 C는 그래프에 도시되며, 조직에 전달되는 세 개의 상이한 전력 수준의 고주파 에너지와 상응한다. 그래프 상에서 온도는 약 100℃ 까지 올라간다. RF 제거 동안, 조직 온도의 상한선으로 간주되기 때문에 약 100℃의 온도 또는 약간 낮은 온도가 도시된다. 약 90℃에서, 조직 유체는 끓기 시작하며 조직은 응고되며 까맣게 되고, 이로 인해 임피던스가 매우 증가하며 기도벽의 조직 내로 RF 에너지를 전송하는 능력이 위태로워진다. 따라서, 약 90℃ 이하에서 조직 온도를 유지하는 것이 바람직할 것이다. 약 50℃에서, 선(216)은, 그 온도 이상에서 조직 세포 사멸이 발생하며, 그 온도 이하에서 조직이 실질적으로 장기적 효과(또는 어떠한 장기적 효과)를 겪지 않음을 나타낸다.
예를 들어, 도 6에 도시된 곡선 A는 RF 에너지의 약 10 와트의 상대적으로 낮은 전력 수준에서 전극 어셈블리(214)의 냉각이 없는 경우와 있는 경우 무엇이 발생하는 지를 나타낸다. 곡선 A는 A1,A2 및 A3 세 부분으로 나누어진다. 파선 부분 A2는 냉각이 가해지지 않는 경우 지수 곡선 A3에 이어지는 것을 나타낸다. 곡선 A에 의해 나타날 수 있는 것과 같이, 냉각 없는 전극-조직 접점의 온도는 80℃에 도달하며 기도(100)의 조직으로 들어가는 거리가 증가함에 따라 지수적으로 감소한다. 도시된 바와 같이, 곡선 A3은 약 5 밀리미터의 깊이에서 선(216)에 의해 나타내지는 50℃ 조직 세포 사멸 경계를 가로지른다. 따라서, 전극의 냉각 없이 발생할 수 있는 세포 사멸의 깊이는 거리 d1에 의해 나타난 것과 같이 대략 5 밀리미터일 것이다. 뿐만 아니라, 세포 사멸은 이 전력 수준에서 정지할 것이다.
예를 들어, 유효 냉각이 이용되면, 온도는 0mm의 거리인 전극-조직 접점에서 곡선 A1에 의해 나타난 것처럼 더 낮은 수준인 약 35℃까지 떨어진다. 이 온도는 50℃보다 낮기 때문에, 예를 들어 표면으로부터 3 밀리미터 깊이의 50℃에서 세포 사멸 라인과 곡선 A2가 교차되는 점에서 d2의 거리까지 세포 사멸이 발생하도록 시작되지 않을 것이다. 세포 사멸은 거리 d3 에 의해 나타나는 것처럼 3 밀리미터부터 5 밀리미터까지의 깊이에서 발생할 것이다. 상피 및 바로 그 바로 아래 조직의 파괴 없이 전극-조직 접점으로부터의 거리(또는 거리의 범위)에서 발생하는 조직 파괴와 세포 사멸을 허용하므로, 상기 냉각 제거 절차는 유리하다. 일부 구현례에서, 기도의 외측을 따라 연결되는 신경 조직은 기질 및 평활근 세포들과 같은 상피 또는 그 아래의 구조들을 손상시키지 않고 제거될 수 있다.
예를 들어, 곡선 B는 RF 에너지가 20 와트의 보다 높은 전력 수준에서 전극의 냉각이 있는지 여부에 따라 무엇이 발생하는 지를 나타낸다. 곡선 B의 부분 B2는 냉각이 없는 경우 부분 B3의 지수 곡선을 이어놓은 것을 나타낸다. 나타난 바와 같이, 전극-조직 접점에서의 온도는 조직 유체가 끓고 조직-전극 접점에서 조직의 탄화 및 응고가 일어날 온도이기 때문에 바람직하지 않을 수 있는 100℃에 접근하며, 따라서 조직의 임피던스를 상당히 증가시키며 추가적인 RF 에너지를 기도벽에 전달하는 능력을 위태롭게한다. 유효 냉각을 제공함으로써, 곡선 B1은 전극-조직 접점에서 온도가 대략 40℃까지 떨어지며, d4에 의해 나타내지는 2 밀리미터의 깊이에서 곡선 B3가 50℃ 조직 세포 사멸 경계와 교차하는 대략 8 밀리미터의 깊이까지 세포사멸이 발생하는 온도를 도시한다. 따라서, 바람직하지 않은 높은 온도(예를 들어, 전극-조직 접점에서 조직의 탄화 및 응고를 야기할 수 있는 온도)에 도달함이 없이 보다 높은 전력 수준을 사용하여 세포 사멸의 보다 깊고 넓은 영역을 제공하는 것을 가능게 할 수 있다. 시스템은 기도의 상피 표면 이하에서 세포 사멸을 달성하도록 사용될 수 있으며, 이에 따라 표면은 파괴될 필요가 없고, 따라서 치료로부터 환자에 의해 빠른 회복을 가능하게 한다.
곡선 C는, 예를 들어 RF 에너지의 40 와트의 매우 높은 전력 수준을 나타낸다. 곡선 C는 부분 C1, C2 및 C3를 포함한다. 파선 부분 C2는 지수 곡선 C3의 이어지는 선이다. 부분 C2는 전극-조직 접점에서의 온도가 100℃를 매우 초과한 것을 도시하며 유효 냉각 없이는 적절하지 않을 수 있다. 유효 냉각에 의해, 전극-조직 접접에서의 온도는 80℃로 다가가며 점진적으로 증가하여 95℃에 접근하며, 거리 d6에 의해 나타난 기도의 상피 표면에서 전극-조직 접점으로부터 약 15 밀리미터의 거리에서 50℃ 세포 사멸 라인(216)과 교차하도록 지수적으로 감소한다. 시작 온도가 50℃ 세포 사멸 선(216) 위에 있기 때문에, 조직 세포 사멸은 상피 표면으로부터 약 15 밀리미터의 깊이에 크고 깊은 영역의 조직 파괴를 제공하도록 일어날 것이다.
도 7은 RF 에너지가 조직을 제거하도록 전달되는 것을 통해 기도벽의 섹션에서 단면 온도 프로파일을 도시한다. 용어 "제거하다(ablate)" 또는 "제거(ablation)" 및 이들로부터의 변형어는, 제한됨 없이, 전기적 성질, 기계적 성질, 화학적 성질들 또는 조직의 다른 성질들의 상당한 변화를 포함한다. 제거는 조직을 파괴하거나 영구적으로 손상을 입히거나, 상해를 입히거나 엄청난 충격을 주는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제거는 국부적 조직 파괴, 세포 용해, 세포 크기의 감소, 세포 괴사 또는 이것들의 조합을 포함할 수 있다. 폐 제거 적용에 관하여, 용어 "제거(ablation)"는 제거된 신경 조직을 통해 전기적 신호의 전송을 실질적으로 차단하는 신경 조직 성질의 충분한 변경을 포함한다.
등온 곡선은 전력이 전극 어셈블리(214)에 공급되며 냉각제(예를 들어, 상온의 염류 용액 또는 냉각된 염류 용액)가 풍선(212)에 전달되는 경우 전극-조직 접점(215)으로부터 기도벽(100) 내로 상이한 깊이 및 전극 어셈블리(214)에서 도달하는 온도를 도시한다. "배치 가능 부재(deployable element)" 또는 "펼침 가능 부재(expandable element)"에 관하여, 용어 "부재(element)"는 별개 부재 또는 복수개의 별개 부재들을 포함한다. 예를 들어, 펼침 가능 부재는 단일 풍선 또는 상호 간에 유체 소통하는 복수개의 풍선일 수 있다.
전극 어셈블리(214)에의 전력 전달 속도를 조정함으로써, 냉각제가 풍선(212) 내로 통과하는 속도 및 냉각제의 온도, 풍선(212)의 크기, 등온선의 온도는 수정될 수 있다. 적절한 온도 및 냉각제의 유동 속도 및 전극 어셈블리(214)에 대한 전력 전달 속도를 선택함으로써, 등온 온도(A=60℃, B=55℃, C=50℃, D=45℃, E=40℃ 및 F=37℃)를 달성하는 것이 가능하다. 게다가, 조정은 등온 온도( A=50℃, B=47.5℃, C=45℃, D=42.5℃, E=40℃ 및 F=37℃)에 도달하는 것을 가능하게 한다. 50℃ 등온 내 함유되는 부분들만이 세포 사멸을 충분히 유도하도록 가열될 것이다. 일부 절차에서, 기도벽의 2mm 보다 얕은 깊이에서 다른 비-대상 조직은 세포 사멸을 야기할 수 있는 온도보다 낮은 온도에서 유지되며 기도의 약 2mm에서 약 8mm의 깊이의 조직은 제거될 수 있다.
도 8을 참조하면, 카테터 시스템(204)은 길게 연장된 샤프트(230)를 가지는 카테터(207)에 커플링되는 제어 모듈(210)을 포함한다. 풍선(212)은 접힘 상태로부터 도시된 펼침 상태로 팽창될 수 있다. 풍선(212)이 팽창함에 따라, 전극 어셈블리(214)는 기도벽을 향해 이동될 수 있다. 팽창된 풍선(212)은 에너지가 전달되는 조직 주위(예를 들어, 근접하거나 접촉하는)에 전극 어셈블리(214)를 유지하는 것을 도울 수 있다. 냉각제는 풍선(212) 또는 전극 어셈블리(214) 또는 모두를 냉각시키도록 열 에너지를 흡수할 수 있다.
제어 모듈(210)은 일반적으로 제어기(244) 및 유체 전달 시스템(246)을 포함한다. 제어기(244)는, 제한됨 없이, 하나 또는 그보다 많은 프로세서, 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSPs), FPGA(field programmable gate array) 및/또는 ASICs(application-specific integrated circuits), 기억 장치, 버스, 전원 등을 포함한다. 예를 들어, 제어기(244)는 하나 또는 그보다 많은 기억 장치와 소통하는 프로세서를 포함할 수 있다. 버스는 내측 또는 외측 전원을 프로세서에 연결할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 하나 또는 그보다 많은 버퍼, 레지스터, RAMs(Random Access Memories) 및/또는 ROMs(Read Only Memories)을 포함하는 다양한 형태를 취할 수 있다. 또한, 제어기(244)는 스크린과 같은 디스플레이(245) 및 입력 장치(250)를 포함할 수 있다. 입력 장치(250)는 키보드, 터치패드 등을 포함할 수 있으며, 사용자에 의해 카테터(207)를 제어하도록 작동될 수 있다.
제어기(244)는 상이한 프로그램을 저장할 수 있다. 사용자는 바람직한 대상 영역 및 조직의 특징을 고려한 프로그램을 선택할 수 있다. 예를 들어, 공기-충진 폐는 상대적으로 높은 임피던스를 가지며, 림프절은 중간 임피던스, 혈관은 상대적으로 낮은 임피던스를 가질 수 있다. 제어기(244)는 상기 임피던스에 기초하여 적절한 프로그램을 결정할 수 있다. 수행은 온도, 조직 임피던스 등을 감지하는 센서들로부터의 피드백에 기초하여 최적화될 수 있다. 예를 들어, 제어기(244)는 조직의 온도에 기초하여 제거 어셈블리(208)의 동작을 제어할 수 있다. 조직 표면 온도가 과도하게 뜨거워지면, 표면 조직을 보호하면서 깊은 병변을 생성하기 위해 냉각은 증가되며 및/또는 전극 전력은 감소된다.
내부 전원(248)(도 8에 파선으로 도시)은 고주파(RF) 전기 발생기와 같은 에너지 발생기일 수 있다. RF 에너지는 바람직한 진동수에서 출력될 수 있다. 예시적인 진동수는, 제한됨 없이, 약 50KHZ에서 1,000MHZ의 범위의 진동수를 포함한다. RF 에너지가 조직으로 향하는 경우, 에너지는 조직 내에서 조직의 온도를 약 40℃에서 약 99℃의 범위를 갖도록 하는 열로 전환된다. RF 에너지는 약 1초에서 약 120초 동안 가해질 수 있다. 일부 구현례에서, RF 발생기(248)는 단일 채널을 가지며 대략 1에서 25와트의 RF 에너지를 전달하며 연속적인 유동 능력을 가진다. 또한, 다른 범위의 진동수, 시간 간격 및 전력 출력이 사용될 수 있다. 대안적으로, 내부 전원(248)은 하나 또는 그보다 많은 배터리와 같은 에너지 저장 장치일 수 있다. 전기 에너지는 전극 어셈블리(214)에 전달될 수 있으며, 이는 전기 에너지를 RF 에너지 또는 다른 적절한 형태의 에너지로 전환한다. 전달될 수 있는 다른 형태의 에너지는 마이크로파, 초음파, 직류 또는 전자기 에너지를 포함한다. 대안적으로, 극저온 제거가 사용될 수 있다. 극저온에서 유체가 샤프트(230)를 통하여 제거 어셈블리(208) 상의 극저온 열 교환기를 냉각시키도록 전달될 수 있다.
유체 전달 시스템(246)은 공급 라인(268)에 커플링되는 유체 공급원(260) 및 복귀 라인(272)에 커플링 되는 유체 리셉터클(262)을 포함한다. 유체 공급원(260)은 하우징 유닛(264)에 고정되는 용기(예를 들어, 병, 캐니스터, 탱크, 또는 유체를 유지하기 위한 다른 종류의 그릇)를 포함할 수 있다. 압력을 가할 수 있는 구현례에서, 유체 공급원(260)은 냉각제를 압축하는 하나 또는 그보다 많은 가압 장치(예를 들어, 하나 또는 그보다 많은 펌프, 압축기 등)를 포함한다. 온도 제어 장치(예를 들어, 펠티에 장치, 열 교환기 등)는 유체를 재조정하거나 냉각할 수 있다. 유체는 염류 용액, 탈염수, 해열제, 극저온 유체, 기체 등을 포함하는 냉각제일 수 있다. 다른 구현례에서, 유체 공급원(260)은 냉각된 냉각제를 유지하고 공급 라인(268)에 전달하는 절연 용기일 수 있다. 냉각제는 길게 연장된 샤프트(230)를 통해 전달 루멘(326)을 따라 원격으로 유동하며 제거 어셈블리(208)를 채운다. 제거 어셈블리(208)로부터의 냉각제는 길게 연장된 샤프트(230)를 통해 복귀 루멘(324)를 통해 근접하게 유동하며 궁극적으로 리셉터클(262) 내로 유동한다.
센서(247)(파선으로 도시)는 제어기(244)에 소통적으로 커플링된다. 제어기(244)는 센서(247)(예를 들어, 압력 센서, 온도 센서, 열전대, 압력 센서, 접촉 센서 등)로부터의 신호에 기초하여 카테터(207)에 명령할 수 있다. 또한, 센서들은 길게 연장된 샤프트(230)를 따라 또는 어떠한 다른 위치에서도 전극 어셈블리(214) 상에 위치할 수 있다. 폐쇄 루프 모드의 작동에서, 전기 에너지는 센서(247)로부터의 피드백 신호에 기초하여 전극 어셈블리(214)에 전달할 수 있으며 하나 또는 그보다 많은 조직 특성, 에너지 분포, 조직 온도 또는 어떠한 다른 측정가능한 관심있는 파라미터들을 나타내는 하나 또는 그보다 많은 신호를 전송하도록(또는 송신하도록) 구성될 수 있다. 그 리딩에 기초하여, 제어기(244)는 전극 어셈블리(214)의 동작을 조정한다. 작동의 개방 루프 모드에서, 전극 어셈블리(214)의 동작은 사용자의 입력에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 조직 온도 또는 임피던스를 관찰할 수 있으며, 전력 수준을 매뉴얼대로 조정할 수 있다. 대안적으로, 전력는 고정된 전력 모드로 설정될 수 있다. 다른 구현례에서, 카테터 시스템(204)은 작동의 폐쇄 루프 모드 및 작동의 개방 루프 모드 사이에서 전환(switch)할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하여, 길게 연장된 샤프트(230)는 전력 라인 루멘(320a~h), 전달 루멘(326) 및 복귀 루멘(324)을 포함한다. 전력 라인(280a~280h)(총괄하여 "280")은 전력 라인 루멘(320a~320h)(총괄하여 "320")을 통해 연장되며, 각각 제어기(244)를 전극 어셈블리(214)에 커플링한다. 길게 연장된 샤프트(230)는 전체 또는 부분적으로 다른 생체적합성 재료뿐만 아니라 하나 또는 그보다 많은 금속, 합금(예를 들어, 스테인리스 강과 같은 합금 강), 플라스틱, 폴리머 및 이들의 조합으로 만들어질 수 있으며, 많은 가지의 기도를 따라 편리하게 지나가도록 가요성일 수 있다.
도 10 및 11 을 참조하면, 전력 라인(280)은 전원(248)으로부터 전극 어셈블리(214)로 에너지를 전달한다. 일부 구현례에서, 전력 라인(280)은 챔버(234) 및 풍선(212)의 외측 벽을 통과한다. 다른 구현례에서, 전극 어셈블리(214)를 위한 커넥터는 챔버(234) 내에 위치한다. 전력 라인(280)은 체액에 대한 노출을 피하도록 커넥터와 길게 연장된 샤프트(230) 사이에서 연장될 수 있다.
전극 어셈블리(214)는, 제한됨 없이, 단극 전극, 양극 전극, 금속 전극, 와이어 전극, 니들 전극 등을 포함할 수 있으며, 혈관 또는 신체 구조의 원주 일부만을 따라 각각 연장되는 원주상 병변의 집합체를 형성할 수 있다. 신체 구조가 기도라면, 각각의 병변들은 적어도 부분적으로 기도의 루멘을 둘러쌀 수 있다. 병변은 360도 보다 작은(예를 들어, 약 25도에서 약 45도) 호 길이를 가질 수 있다. 일부 구현례에서, 병변은 신체 구조의 종축에 대해 이격된다. 동시에, 병변은 바람직한 원주를 커버한다. 예를 들어, 병변은 종방향으로 상호 이격되는 동안, 다음 병변의 시작 부분과 원주상으로 겹칠 수 있으며(예를 들어, 신체 구조의 축상 길이를 따라 관측하는 경우), 이로 인해 기도의 전체(또는 일부) 원주를 치료하는 것이 보장된다.
전극 어셈블리(214)는 풍선(212)에 대해 원주상으로 이격된 전극(229)을 포함한다. 각각의 전극(229)은 한 쌍의 노출된 전극 부재를 가진다. 전극(229d)의 전극 부재(231d) 및 인접한 전극(229e)의 부재(231e)는 방사상으로 인접한 조직을 제거하는 RF 아크를 형성하기 위해 협력작용할 수 있다. 전극(229)은 풍선(212)의 외측 표면에 커플링될 수 있다. 다른 구현례에서, 전극(229)은 풍선(212)의 측벽에 고정될 수 있거나 풍선(212)에 고정될 수 있다.
인접한 전극(229)들은 양극 방식으로 작동될 수 있으며, 하나의 전극은 양극(+)이고 다른 전극은 음극(-)이며, 이로 인해 RF 전력은 조직을 통해 전송된다. 전극(229)이 단극 전극이라면, 전극은 각각의 전극의 독립적인 제어를 허용하도록 분리된 전력 라인(280)에 커플링될 수 있다. 대안적으로, 전극(229)은 함께 작동되기 위하여 동일한 전력 라인에 커플링될 수 있다.
풍선(212)은 전체 또는 부분적으로 폴리머, 플라스틱, 실리콘, 고무, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 화학적 비활성 재료, 비-독성 재료, 전기적 절연재, 이들의 조합 등으로 이루어질 수 있다. 열 전달을 강화하기 위해서, 풍선 측벽은 높은 열 전도성을 가지는 하나 또는 그보다 많은 전도성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전도성 스트립(예를 들어, 금속 스트립)은 열점으로부터 열 에너지를 전도하는 것을 돕도록 할 수 있다. 풍선(212)은 기도 표면(예를 들어, 연골 고리들, 측면 가지들 등)의 불규칙에 대해 부합할 수 있으며, 전체 또는 부분적으로 투명하거나, 반-투명성 또는 불투명할 수 있는 다른 종류의 높은 부합성 재료 또는 폴리우레탄(예를 들어, 낮은 경도의 폴리우레탄)과 같은 팽창 가능 재료로 만들어질 수 있다. 풍선(212)은 핫도그형, 타원형, 원기둥형 등을 포함하는 상이한 팽창된 형태를 가질 수 있다. 사람의 기관지 나무를 치료하도록, 팽창된 풍선(212)의 직경은 약 12mm에서 약 18mm의 범위일 수 있다. 치료 확장 강화를 위해, 팽창된 풍선 직경은 약 5mm에서 약 25mm의 범위일 수 있다. 풍선(212)은 다른 동물의 조직 또는 다른 장기들을 치료하도록 다른 크기일 수 있다. 풍선(212)을 팽창하도록, 도 11에 도시된 바와 같이 유체는 전달 루멘(326)을 따라서 주입 포트(225)를 통해 전달된다. 냉각제는 챔버(234) 내에서 순환하며 복귀 루멘(324)을 따라 근접하게 유동한다.
도 12 및 13은 치료 시스템(200)을 사용하는 방법의 일 실시예를 도시한다. 기도(100)는 치료를 수행하기 전, 중 및/또는 후에 치료 영역(들) 및 비-대상 조직을 평가하고 위치하도록 관측될 수 있다. 접근 기구(206)는 가이드 튜브, 전달 덮개, 기관지경 또는 내시경일 수 있으며, 광학 관측 장치(예를 들어, 카메라), 광열(예를 들어, 렌즈의 세트) 등과 같은 하나 또는 그보다 많은 관측 장치를 포함할 수 있다. 기도 주위에 대해 상이한 영역은 조건들 또는 기도 신경간(들)의 위치를 배치하도록 자극(예를 들어, 전기적 자극)될 수 있다. 기관지수축의 발견은 자극이 수행되는 기도의 길이를 따른 지점의 원격에 기도 평활근 수축을 측정함으로서 달성될 수 있다. 근육 수축은 기도와 접촉하거나 근접한 다른 종류의 센서 또는 팽창된 풍선의 압력 변화를 관찰함으로서 측정될 수 있다. 이 기술은 기도 협착의 위험을 제거하거나 감소시키도록 치료되는 기도의 원주상 영역을 제한하거나 최소화할 수 있다. 신경 위치는 기도 신경의 위치를 배치하도록 기도 원주를 따른 지점에서 신경 전기 신호를 측정함으로서 결정될 수 있다. 찬 공기, 히스타민, 페닐 다이구아니드(phenyl diguanide)와 같은 기도 신경 신호 자극은 기도 원주 주위 기도 신경 신호 국부화를 돕도록 신경 신호 진폭을 증가하기 위해 사용될 수 있다.
도 12의 접근 기구(206)가 바디 루멘을 따라 이동되는 경우, 접힘 제거 어셈블리(208)는 작동 채널(386) 내에 유지된다. 제거 어셈블리(208)는 작동 루멘(386) 밖으로 원격으로 이동되며 기도벽 근처(예를 들어, 근접하거나 접촉)에 전극 어셈블리(214)를 이동시키도록 팽창된다. RF 에너지는 대상 영역에서 병변을 형성하기 위해 조직(예를 들어, 표면 및 심층 조직)을 가열하도록 조직을 통하여 이동할 수 있다. 대상 영역 및 관련된 병변은 일반적으로 도 13 및 14의 파선과 상응한다.
여기에서 사용된 용어 "병변(lesion)"은 영구적으로 손상되는 예를 들어 세포 사멸 지점의 조직을 지칭한다. 일부 경우에서, 에너지 전달은 "병변(lesion)"으로 지칭되는 세포의 외측 영역에 일시적이거나 치명적이지 않은 손상을 야기할 것이다. 예를 들어, 상피 또는 평활근 세포들은 여기에서 서술된 에너지 전달에 의해 일시적으로 변경되거나 손상될 수 있다. 그러나, 바람직하게, 상이한 냉각의 사용을 통해, 이러한 세포는 기능적으로 유지되고 다시 회복될 수 있으며, 따라서 "병변(lesion)"의 일부로 간주되지 않는다. 반대로, 제거 어셈블리(208)는 기도벽의 외측 상에 또는 기도벽 깊이 놓인 다른 대상 조직 또는 신경 조직에 영구적인 손상을 줄 수 있으며, 따라서 어떠한 폐질환의 원인인 신경 신호가 감소한다.
도 13의 냉각 섹션(209)은 에너지가 전극 어셈블리(214)에 의해 출력되는 동안 조직을 냉각하기 위해 기도벽(100)과 접촉한다. 순환하는 냉각제에 의한 표층 냉각 및 RF 에너지에 의한 표층 및 심층 가열의 순(net) 효과는, 기도벽(100)의 외각 층의 열 농도이다. 결합 조직의 온도는 상피, 기질 및/또는 평활근의 온도보다 높을 수 있다. 실시 예에 의하면, 기도의 다른 비-대상 조직은 비-대상 조직에 손상을 제한하거나 방지하도록 보다 낮은 온도에서 유지되는 동안, 결합 조직의 온도는 신경간 조직 또는 다른 심층 조직에 손상을 야기하도록 충분히 높을 수 있다.
도 13 및 14는 8개의 분리된 병변(237a~h)(총괄하여 "237")을 도시한다. 인접한 병변(237)은 제거 어셈블리(208)의 종축(233)을 따라 상호 축상으로 오프셋된다. 각각의 병변(237)은 약 45도인 호 길이를 가질 수 있으며, 이에 따라 병변의 집합체는 도 14에 도시된 바와 같이 기도벽(100)의 실질적으로 전체 원주에 대해 연장된다. 노출된 전극 부재의 길이는 병변(237)의 너비와 상응한다. 노출된 전극 부재의 길이(예를 들어, 전극 부재(231d,231e)의 길이)는 병변(237)의 바람직한 너비에 기초하여 선택될 수 있다. 바람직하게, 병변(237)은 동시에 형성될 수 있다. 예를 들어, 병변(237)의 전부 또는 상당한 일부는 제거 치료 사이에 제거 어셈블리를 이동시키는 것을 피하도록 동시에 형성될 수 있다. 다른 구현례에서, 상이한 전극(229)은 병변들을 연속적으로 형성하도록 활성화될 수 있다. 전극 어셈블리(214)는 상이한 조직을 제거하도록 상이한 위치로 이동될 수 있다. 보통, 하나 또는 그보다 많은 병변은 동시에 또는 연속적으로 바람직한 치료에 기초하여 수행될 수 있다.
종래의 제거 카테터를 이용하여, 제거 과정은 협착 또는 국부적 기도 협소화를 야기할 수 있는 상처를 야기하기에 충분할 수 있다. 병변(237)은 기도의 길이에 따라 상이한 위치를 가지므로, 협착의 효과는 완화될 수 있다. 도시된 구현례는 반흔 조직의 연속적인 고리의 형성을 피하는 동안 기도의 신경을 제거하는 데에 매우 적절할 수 있다. 기도(100)의 내측 원주에 대해 360도 연장된 반흔 조직의 연속적인 고리는 기도 루멘의 단면 부분을 상당히 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 공기 유동 저항은 상당히 증가한다. 이격된 병변(237)들은 기도 루멘의 단면 부분의 감소를 완화하도록 돕는다.
도 14는 병변(237)의 위치를 도시한다. 종축에 수직인 가상 평면에서 기도(100)의 종축을 따른 병변(237)의 외측 프로파일의 투영은 도 14에 도시된 바와 같이 실질적으로 연속적인 폐쇄 고리를 규정할 수 있다. 신경간(45)이 기도(100)를 따라 종방향으로 연장되기 때문에, 병변(237)은 모든 신경간이 제거되는 것을 충분히 보장하는 깊이에 위치할 수 있다. 다른 구현례에서, 전극 어셈블리(214)는 예를 들어 기도 원주의 180도, 150도, 130도인 기도의 원주의 일부에만 치료하도록 사용될 수 있다. 이는, 기도(100)의 신경을 효과적으로 제거하도록 요구되는 전부일 수 있다. 따라서, 신경 신호는 전체 기도벽에 대해 연장되는 병변의 형성 없이 효과적으로 차단될 수 있으며 협착의 형성을 보다 감소시킬 수 있다.
RF 제거 동안, 열은 기도벽의 하나 또는 그보다 많은 내측 층(예를 들어, 기질) 또는 기도벽의 내측 내벽(예를 들어, 상피)에 집중될 수 있다. 더욱이, 하나 또는 그보다 많은 기관지 동맥 가지의 혈관은 병변 내에 있을 수 있다. 전극(214)을 사용하여 발생되는 열은 제어될 수 있으며, 이에 따라 기관지 동맥 가지를 통해 유동하는 혈액은 신경 조직이 동맥 가지 옆에 있을지라도 신경간 조직은 손상되는 동안, 상기 가지들을 열 손상으로부터 보호한다. 카테터(207)는 상대적으로 작은 영역의 세포 사멸을 생성할 수 있다. 예를 들어, 기도벽(100)의 중간 또는 기도벽(100)의 외측 표면을 따라 조직의 2mm에서 3mm 섹션은 파괴될 수 있다. 적절한 냉각 및 전력의 적절한 적용에 의해, 병변은 어떠한 바람직한 깊이에서 생성될 수 있다.
기도 연골 고리 또는 연골 층은 전형적으로 기도 연조직(예를 들어, 평활근 또는 결합 조직)보다 상당히 큰 전기 저항을 가진다. 전극이 연골 다음에 있는 경우, 기도 연골은 에너지 유동(예를 들어, 전기적 고주파 전류 유동)을 지연시키며 고주파 전기 에너지를 가지는 치료 병변의 형성이 기도 신경간에 저항하는 영향을 미치도록 한다.
도시된 에너지 에미터(214)는 연골간 에너지 에미터로서 기능할 수 있다. 전극 부재(227)는 연골 고리(235a,235b)(총괄하여 "235")의 공간과 일반적으로 일치하는 크기일 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 각각의 전극 부재(227)는 두 인접한 고리(235a,235b) 사이에 배치되며, 이에 따라 병변(237)은 연골 고리(235)들 사이 공간(333)에 전체적으로 위치된다.
전극(229)은 공간(333)에 전극 부재(227)를 바람직하게 안착시키는 것을 돕는 연골간 포지셔너로서 사용될 수 있으며, 따라서 정확한 위치를 확인하거나 치료를 수행하는 것을 용이하게 한다. 예를 들어, 전극 부재(227)는 외측으로 돌출될 수 있으며 공간(333)에 보다 부드럽고 보다 부합하는 조직의 영역으로 이동하고 맞춰지는 경향이 있다. 따라서, 전극(229)은 제거 어셈블리(208)의 지표로서 사용될 수 있다.
도 15는, 단일 전력 라인에 의해 연결된 단극 전극인 전극들을 도시한다. 전력은 동시에 전극에도 전달될 수 있다. 어떠한 개수의 전극들도 풍선(212)을 따라 위치할 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그보다 많은 전극들은 풍선의 원주에 대해 균등하게 또는 균등하지 않게 위치할 수 있다.
도 16은 제거 어셈블리(300)의 종축(312)에 상대적으로 비스듬한 각도로 지향되는 전극(310a~310c)(총괄하여 "310")들을 도시한다. 전력 라인(316a~316c)(총괄하여 "316")은 각각의 전극(310)에 에너지를 제공한다. (도시되지 않았으나, 다른 전극들은 제거 어셈블리(300)의 비-가시적 후방에 대해 위치된다.) 전극(310)은 양극 전극일 수 있다. 예를 들어, 전극(310a)은 부재(318a,319a) 사이에 RF에너지를 전송하도록, 대안적으로 양극 및 음극일 수 있는 전극 부재(318a,319a)를 포함할 수 있다.
전극(310) 및 종축(312)의 방향 사이의 각도 α는 인접한 병변 사이에 바람직한 원주상 간격 등을 형성하는 병변의 길이에 기초하여 선택될 수 있다. 도시된 각도 α는 약 45도이다. 또한, 필요하거나 바람직하다면, 다른 각도도 가능하다. 인접한 전극(310)들 사이에 비-치료되며 손상되지 않은 조직의 영역이 위치할 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 전극 또는 전극 쌍(310a)에 의해 생성된 하나의 병변은 튜브형 바디 구조의 전체(또는 일부) 원주가 치료되는 것을 보장하도록 원주상으로 인접한 전극 또는 전극 쌍(310b)에 의해 형성된 다음 병변의 시작 부분의 원주상 방향으로 겹쳐진다. 가상 라인이 전극(310a)에 의해 만들어 지는 병변의 일단부를 통해 종방향으로 그려지면, 상기 가상 라인은 전극(310b)에 의해 만들어진 인접한 병변의 단부 옆에 근접하거나 이를 가로지른다. 따라서, 인접한 병변의 단부는 축(312)을 따라 축상으로 오프셋되며 원주상 방향으로 겹쳐진다.
도 17은 펼침 가능 바스킷(414) 및 전극(413,415)을 포함하는 제거 어셈블리(400)를 도시한다. 바스킷(414)은 전극(413,415)을 냉각하도록 냉각제가 유동하는 중공형의 부재를 포함한다. 바스킷(414)의 종방향 길이는, 바스킷(414)이 다수의 연골 고리를 가로질러 연장되도록 선택될 수 있다. 전극(413,415)은 고리 사이에 위치될 수 있다. 예를 들어 길게 연장된 바스킷(414)은 적어도 세 개의 연골 고리(도 17에서 수직의 파선(431,432,433)으로 도시)를 가로질러 연장될 수 있다. 전극(413)은 연골 고리(431,432) 사이에 위치된다. 전극(415)은 연골 고리(432,433) 사이에 위치된다. 바스킷(414)이 배치되는 경우, 전극(413,415)의 인접한 열 사이 거리(D)는 일반적으로 연골 고리 사이 거리와 상응할 수 있으며, 이에 따라 전극(413,415)이 연골 고리 사이에 안착될 수 있는 것을 보장한다. 전극(413a)은 제 1 극성을 가질 수 있고 전극(413b)은 반대 극성을 가질 수 있으며 이에 따라 에너지는 전극들 사이를 유동한다. 전극 쌍(413a,413b)은 인접한 쌍의 전극(415a,415b)으로부터 원주상으로 겹치며 축상으로 이격되는 병변을 형성하도록 각지게 오프셋 된다. 겹치는 거리(D)는 기도의 전체 원주가 치료되는 것을 보장하는데 충분할 수 있다.
도 18은 루멘(427,429)을 따라서 및 압력 감소 부재(423,425) 각각을 통해서 유동하는 유체를 도시한다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 "압력 감소 부재(pressure reducing element)"는, 제한됨 없이, 작동 유체의 압력을 감소시키도록 구성된 장치를 지칭한다. 압력 감소 부재는 작동 유체의 증기압보다 작거나 같은 압력으로 작동 유체의 압력을 감소시킬 수 있다. 작동 유체는 냉각제(예를 들어, 극저온의 냉각제 또는 비-극저온 냉각제)를 포함할 수 있다. 일부 구현례에서, 압력 감소 부재는 이를 통과하는 작동 유체의 적어도 일부의 기화를 야기하는 압력 감소 또는 펼침 밸브의 형태이다. 압력 감소 부재는 효과적인 양의 작동 유체(예를 들어, 냉각제, 극저온의 유체 등)가 작동 유체의 온도를 감소하도록 기화된다. 일부 모드에서, 부재(423,425)를 통해 통과하는 무게에 의한 작동 유체의 다수 또는 실질적으로 전부는 저온 및 저압 기체로 전환된다. 일부 구현례에서, 압력 감소 부재(423,425)는 노즐 밸브, 니들 밸브, 줄-톰슨 스로틀(Joule-Thomson throttle), 스로틀 부재 또는 바람직한 압력 감소를 제공하는 어떠한 다른 적절한 밸브일 수 있다. 예를 들어, 줄-톰슨 스로틀은 보다 낮은 아래 온도를 야기하는 유체의 팽창으로부터 작동 에너지를 회복할 수 있다. 일부 구현례에서, 특히 작동 유체가 물과 같은 비-냉각제라면, 압력 감소 부재들은 유동 조절 부재(예를 들어, 밸브 시스템)로 대체될 수 있다.
도 18을 참조하면, 도 18의 고압 기체 P1은 전달 루멘(427,429)을 통해 이동한다. 고압 기체 P1은 부재(423,425)를 통과하며 압력이 P2로 떨어지는 채널(436,438)로 유입된다. P1으로부터 P2로 압력의 감소는 기체의 온도가 T1으로부터 T2로 떨어지게 한다. 온도 변화의 크기는 주어진 바와 같다.
Figure 112012040540673-pct00001
여기에서, T는 기체의 온도;
P는 기체의 압력;
μ는 기체의 줄-톰슨 계수;
첨자 1은 고압 조건을 나타내며;
첨자 2는 저압 조건을 나타낸다.
제 2 압력 감소는 도 19 및 도 20에서 연관되어 서술한 바와 같이, 채널(436,438) 내의 기체가 환기구를 통하여 배출되는 경우에 발생하며 주변의 압력까지 떨어진다. 제거 어셈블리(400)가 호흡계에서 사용된다면, 주위 압력은 대기압이다. 이 온도 감소는 다음과 같다.
Figure 112012040540673-pct00002
줄-톰슨 계수(μ)는 각각의 기체 또는 기체들의 혼합에 대해 특정 값을 가진다. μ에 대한 기준 온도 값은 다음과 같다.
Figure 112012040540673-pct00003
이산화탄소
Figure 112012040540673-pct00004
공기
이러한 계수는 주어진 압력 감소를 나타내며, CO2는 공기에 의해 겪는 압력의 유사한 감소보다 온도에서 5배 더 큰 감소를 야기할 것이다.
폐에서 공기의 사용은 바람직할 수 있다. 폐로부터 추가 이산화탄소를 환기시키는 대상의 능력을 압도하지 않도록 냉각제 기체의 유동 속도가 충분히 느리다면 이산화탄소는 사용될 수 있다. 만약 냉각제 도관에서 냉각제가 액체 공기 또는 액체 CO2와 같은 고압 액체라면, 냉각 효과는 강화될 수 있다. 고압 액체는 압력 감소 부재(예를 들어, 스로틀)를 통해 이동하며, 고압 액체의 온도보다 낮게 되는 기체의 온도를 야기하는 고압 액체로부터 고압 기체로의 흡열 반응의 상변화를 겪는다. 다음, 도 19 및 20과 연관되어 서술한 바와 같이, 환기구(441)를 통해 밖으로 환기되기 전의 온도보다 많은 감소를 야기하는 P1으로부터 P2로의 줄-톰슨 팽창을 겪는다.
도 19 및 20은, 후술할 내용을 제외하면, 도 17 및 18의 제거 어셈블리(400)에 일반적으로 유사한 제거 어셈블리(437)를 도시한다. 제거 어셈블리(437)는 길게 연장된 부재를 따라 위치하는 환기구(439) 또는 개구부의 집합체를 포함한다. 길게 연장된 부재를 통해 유동하는 냉각제는 인접한 조직을 냉각하도록 개구부(439)를 통해 배출된다. 추가로, 원격 단부(443)에 위치하는 환기구 또는 개구부(441)는 냉각제를 배출할 수 있다. 도 20에 도시된 바와 같이, 화살표로 도시된 냉각제는 환기구(439,441)를 통해 배출된다. 이러한 방법으로, 냉각제는 제거 어셈블리(437)를 냉각시킬 수 있으며 직접적인 조직 냉각을 제공할 수 있다. 환기구(441)는 상기에서 서술된 바와 같이 줄-톰슨 팽창으로부터 냉각제를 기화하도록 적절한 압력 감소를 제공하도록 부차적으로 구성될 수 있다.
도 21은 펼침 가능 부재(453)를 따라 원주상으로 이격되는 V-형 전극을 가지는 제거 어셈블리(450)를 도시한다. 전극(455)은 인접한 전극(455)의 팁(459)과 겹쳐지는 단부(456,457)를 가진다. 전극은 V-형 병변을 형성하도록 기도 원주를 따라 이격된 V-형 대상 영역에 에너지를 출력할 수 있다. V-형 병변 사이 치료되지 않은 조직은 반흔 조직 또는 협착 때문에 루멘 기도가 상당히 협소하지 않은 것을 보장하는 것을 도울 수 있다.
도 22는 T-형 전극을 가지는 펼침 가능 부재(462)를 포함하는 제거 어셈블리(460)를 도시한다. 전극(463)은 인접한 전극(467)의 단부(465)와 겹쳐지는 자유 단부(464)를 가진다. 원주상 배열되는 전극(461)은 일반적으로 복수개의 T-형 병변을 형성할 수 있다. 다른 구현례에서, 전극은 U-형, S-형, W-형, L-형 또는 어떠한 다른 적절한 형태일 수 있다. 게다가, 구현례 중 어디에서도, 전극은 도 16에 도시된 바와 유사한 다각형 또는 나선 패턴으로 종방향으로 위치할 수 있다.
도 23은 연골 고리(513,515)(파선으로 도시) 사이에 전극(512)을 위치시킬 수 있는 길게 연장된 부재(511a~511d)(총괄하여 "511")의 제 1 세트를 포함하는 제거 어셈블리(500)를 도시한다. 길게 연장된 부재(521a~521d)(총괄하여 "521")는 연골 고리(515,518) 사이에 위치하는 전극(523a,523b,523c,524d)(총괄하여 "523")을 수반한다. 전극(512)은 고리(513,515) 사이에 병변을 형성한다. 전극(523)은 고리(515,518) 사이에 병변을 형성한다. 길게 연장된 부재(511,521)는 기도벽에 대해 전극을 방사상 외측으로 위치하도록 바이어스되는 와이어 또는 탄성 로드이며 가요적일 수 있으며, 전극(512)에 대해 전극(523)을 원주상으로 오프셋 위치에 위치하도록 구성되며, 이에 따라 기도벽의 상이한 원주상 영역은 각각의 전극 쌍으로 치료된다. 하나의 연골-간 공간에서 병변의 일단부는 연골-간 공간에 원주상으로 인접한 인접 병변과 겹쳐질 수 있다. 따라서, 상기 병변은 상호 축상으로 이격될 수 있으나 원주상으로 바디 루멘에 대해 겹쳐질 수 있다. 길게 연장된 부재(511,521)는 기도 내로 적절한 유입을 위한 방사상으로 수축 구성으로 접히도록 튜브형 덮개(510) 내로 모아질 수 있다.
도 24는 펼침 가능 에너지 에미터 어셈블리(610)를 구비하는 제거 어셈블리(600)를 도시한다. 펼침 가능 전극 어셈블리(623)는 풍선으로 도시된 펼침 가능 부재(620)의 전부 또는 주요 일부를 둘러쌀 수 있다. 인슐레이터(625)는 전극 어셈블리(623)의 일부 너머 단부 사이에 연장된다. 전극(623)은 지그재그 구성(도시됨), 사형 구성 또는 물결 구성을 가질 수 있으며, 풍선(620) 주위 약 90도에서 약 360도로 연장될 수 있다. 사용 동안, 노출된 전극(623)은 예를 들어 신경간이 종종 위치하는 후방면이 치료되도록 기도의 영역을 향할 수 있다. 대안적으로, 에미터 어셈블리(610)는 별개의 병변을 생성하도록 절연된 부분으로 분리된 복수개의 노출된 전극을 포함할 수 있다.
선택적으로, 제 2 에너지 에미터(618)는 에너지 에미터(610)의 원격으로 위치한다. 에너지 에미터(618)는 인슐레이터(623) 및 노출된 전극(621)을 가진다. 전극(621)은 원주상으로 오프셋되며 축상으로 이격된 상호 보완적인(예를 들어, 겹쳐지는) 병변을 형성하도록 전극(623)과 협력작용할 수 있다. 예를 들어, 전극(623)은 기도벽의 상측 일부를 따라 약 180도의 호 길이를 가지는 병변을 형성할 수 있다. 전극(621)은 기도벽의 하측 일부를 따라 약 180도의 호 길이를 가지는 병변을 형성할 수 있다. 동시에, 두 병변은 기도벽의 전체 원주에 대해 함께 연장될 수 있다. 병변은 동시에 또는 연속적으로 생성될 수 있다.
도 25는 펼침 가능 부재(712)를 감싸는 전극 어셈블리(710) 형태의 에너지 에미터를 포함하는 제거 어셈블리(700)를 도시한다. 전극 어셈블리(710)는 도관(731) 및 복수개의 전극(715a~h)(총괄하여 "715")을 포함한다. 전극(715)은 동시에 또는 연속적으로 병변을 형성할 수 있다.
도 26을 참조하면, 전극(715a)은 풍선(712)이 팽창되는 경우, 일반적인 원주상 방향을 지향하는 중공의 튜브형 금속 부재일 수 있다. 도관(731)은 전극(716)을 통하여 연속적으로 냉각제(염류 용액 또는 다른 냉각제)를 전달한다.
상이한 냉각제는 풍선(712) 및 도관(731)을 통해 전달될 수 있다. 냉각제는 전달 루멘(761)을 통하고 도관(731)을 통해 전극(715)을 냉각하도록 유동할 수 있다. 다른 냉각제는 전달 루멘(751)을 통해 풍선(712) 내로 유동할 수 있다. 풍선(712) 및 도관(731) 내 냉각제는 복귀 루멘(739)을 통해 근접하게 유동할 수 있다. 다른 구현례에서, 냉각제는 전극 어셈블리(710) 및 풍선(712)을 통해 연속적으로 유동한다.
분리된 와이어 쌍은 각각의 전극(715)에 전기적으로 커플링될 수 있다. 각각의 전극(715)은 독립적으로 작동될 수 있다. 다른 구현례에서, 전극(715)은 양극이며 반대 극성의 쌍으로 배열된다. 이전 구현례에서 논의한 바와 같이, 전극(715)은 연골-간 공간 내에 병변을 형성하도록 상호에 대해 맞추며 위치될 수 있다. 2009년 5월 8일에 제출된 미국 출원 제 12/463,304호 및 2010년 10월 27일에 제출된 미국 출원 제 12/913,702호는 전체 내용에 대해 참조로서 인용하며 제거 어셈블리(700)와 사용될 수 있는 기술, 재료, 카테터 및 구성요소를 서술한다.
전극(715a~h)은 나선 도관(731)을 따라 배열되며, 이에 따라 일부가 겹쳐질지라도 상호 원주상으로 오프셋되며, 상호 축상으로 오프셋되는 병변을 형성한다. 각각의 전극(715a~h)을 통하여 축 방향(축(719)에 평행)으로 그려진 가상 라인은 기도의 전체 원주가 치료되는 것을 보장하도록 다른 전극(715a~h)을 가로지를 것이다. 바람직하게, 전극들은 나선 도관(731)을 따라 이격되며, 이에 따라 전극이 형성한 병변은 기도를 따라 종방향으로 분리되며, 따라서 협착이 발생할 수 있는 가능성을 감소시킨다.
병변 형태는 전달되는 전력량, 풍선의 열적 특성(예를 들어 풍선의 열 전송 특성), 냉각제의 열 전달 용량, 냉각제 유동 속도 또는 냉각제의 온도를 조정함으로서 제어될 수 있다. 도 27a~31b는 온도 프로파일 및 풍선에 의해 점진적으로 증가하는 냉각에 의해 형성된 상응하는 병변을 도시한다. 풍선의 냉각 용량은 냉각제 온도를 감소시키거나 냉각제 유동 속도를 증가시키거나 또는 그 모두에 의해 증가될 수 있다. 또한, 병변의 형태는 전극의 냉각제 용량을 달리하거나 조직에 전달하는 전력을 감소시키거나 증가시키는 동안, 풍선의 냉각 용량을 일반적으로 일정하게 유지시킴으로서 달성될 수 있다. 예를 들어, 도 25의 제거 어셈블리(700)는 도 27b,27c,28b,29b,30b 및 31b의 병변을 형성하도록 사용될 수 있다. 풍선(712)은 전극 채널(753)보다 큰 직경을 가지기 때문에, 전극(715a)을 통해 유동하는 높은 속도와 비교하여 풍선 표면을 따라 유동하는 속도는 상대적으로 낮다. 이는 상이한 냉각을 야기한다. 전극(715a) 및 풍선(712)이 독립적으로 유동한다면, 냉각제는 상이한 냉각을 위한 상이한 유동 속도 및/또는 온도일 수 있다.
도 27a는 80℃, 60℃ 및 40℃의 등온에서 조직의 온도 분포 및 등온선을 도시한다. 도 27b는 도 27a의 등온선에 상응하는 병변(804)을 도시한다. 냉각 채널(753) 내 냉각제는 상당한 양의 열을 흡수하는 유일의 냉각제이다. 풍선(712)은 상당한 양의 열 에너지를 흡수하지 않으며 일반적으로 상온과 동일하거나 약 20℃~30℃ 범위 내의 온도에서 유체로 채워질 수 있다. 일부 구현례에서, 풍선(712)은 주위 공기로 팽창되며, 조직(825)에 대해 전극(715a)을 유지할 수 있다. 다른 구현례에서, 풍선(712)은 따뜻한 염류 용액으로 팽창된다. 병변(804)은 일반적으로 반원형을 가진다. 반지름 r 및 깊이 D는 냉각 채널(753)에서 냉각제의 온도를 각각 증가하거나 감소시킴으로써 감소하거나 증가할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 직경 r 및 깊이 D는 각각의 냉각제 유동 속도를 증가하거나 감소시킴으로써 감소하거나 증가할 수 있다.
냉각된 냉각제는 풍선(712)을 통하여 조직 표면(825)에서 병변의 단면 너비를 감소하도록 전달될 수 있다. 도 28a 및 28b는 냉각제가 전극(715a)을 냉각하는 경우 및 풍선(712)을 통하여 낮은 속도에서 저온의 냉각제가 유동하는 경우에 상응하는 일반적으로 타원형인 병변(804) 및 등온선을 도시한다. 풍선(712) 내의 냉각제는 풍선-조직 접점에 근접하거나 접촉하는 조직을 보호하도록 충분한 양의 열 에너지를 흡수한다. 도 28B의 도시된 구현례를 포함하는 일부 구현례에서, 표면(825)에서의 병변(804)의 단면 너비는 표면(825)에서 도 27b의 병변(804)의 단면 너비보다 작다. 도 28b의 병변(804)의 단면 너비는 최대 너비 Wmax 깊이까지 증가하며 가장 깊은 영역(830)에서 감소한다. 최대 너비 Wmax는 병변(804)의 깊이 D보다 작다. 도 28b는 전극 너비의 약 150%보다 크지 않은 너비를 갖는 표면(825)에서의 병변(804)을 도시한다.
도 29a 및 29b는 풍선(712)을 통해 높은 속도에서 저온의 냉각제가 유동하는 경우 또는 풍선(712)을 통해 낮은 속도에서 매우 저온의 냉각제가 유동하는 경우의 병변(804) 및 등온선을 도시한다. 다소 눈물방울 모양의 병변(804)은 조직 표면(825)으로부터 연장된다. 병변(804)의 얕거나 협소한 영역(834)의 너비는 전극(715a)의 단면 너비 WE와 거의 일치한다. 따라서, 표면(825)에서 병변(804)은 전극-조직 접점의 약 150%보다 크지않은 최대 단면 너비를 가진다. 이는 최소량의 표면 조직이 손상되는 것을 보장한다. 병변(804)은 얕은 영역(834)으로부터 커지는 영역(835)으로 외측 방향으로 폭이 점점 가늘어진다. 병변 단면 너비는 최대 너비 Wmax의 깊이까지 점차 증가한다. 최대 너비 Wmax는 표면(825)에서 단면 너비의 약 1배에서 약 5배보다 클 수 있다. 병변(804)의 가장 깊은 영역(830)은 부분적으로 원형을 가진다.
도 30a 및 30b는 풍선(712)을 통해 높은 속도에서 매우 저온의 냉각제가 유동하는 경우에 형성될 수 있는 눈물 모양 병변(804) 및 등온선을 도시한다. 병변(804)은 조직 표면(825)으로부터 연장되며 넓고 깊은 영역(852)으로 빠르게 외측으로 펼쳐지는 협소하고 얕은 영역(834)을 가진다. 얕은 부분(834)의 너비는 전극(715a)의 너비 WE보다 작다. 단면 너비는 최대 너비 WMAX의 깊이까지 빠르게 증가한다. 따라서, 병변(804)의 대다수의 체적은 조직의 깊은 곳에 있다.
도 31a 및 31b는 풍선(712)을 통해 매우 빠른 속도로 매우 저온의 냉각제가 유동하는 경우에 형성될 수 있는 상응하는 원형 병변(804) 및 등온선을 도시한다. 병변(804)은 조직 표면(825)으로부터 깊이 D에 배치된다. 병변(804)의 최대 단면 너비 WMAX는 깊이 DWidth Max에 위치한다. 병변(804)은 전극-조직 접점으로부터 이격되며 냉각제의 온도 및 유동 속도에 대해 상이한 형태를 가질 수 있다. 상이한 냉각은 일반적으로 타원형, 길게 연장된 형태 등과 같이 다른 파묻힌 병변 형태를 달성하도록 사용될 수 있다.
DWidth Max는 대상 영역의 위치에 기초하여 선택될 수 있다. 신경 조직을 손상시키기 위해, DWidth Max는 평활근 조직에 대한 상당량의 손상을 피하거나 완화시키며 병변이 신경 조직을 포함하는 것을 보장하도록 적어도 약 2mm일 수 있다. 깊이 D는 평활근 조직에 대한 상당한 손상량을 피하거나 완화하도록 적어도 약 2mm일 수 있다. 상기 구현례들은 평활근 조직이 전형적으로 2mm 깊이 이하에 위치하기 않기 때문에, 기도벽을 치료하기 위해 매우 적절하다. 이러한 방법으로, 대상 영역의 단면 너비는 평활근 조직보다 깊은 깊이에서 최대화될 수 있다. 일부 구현례에서, 병변의 대다수 또는 실질적으로 전부는 평활근 조직이 아닌 조직 내에 있을 것이며, 일반적으로 평활근 조직의 영역보다 깊은 기도벽 내에 위치할 것이다. 더욱이, 신경 조직의 손상이 없을 때, 예를 들어, 천식, COPD 또는 다른 폐질환의 결과로서 기도벽에서 평활근 조직에 대한 어떠한 손상은 기도의 수축 또는 반응성을 실질적으로 변경하도록 요구될 수 있는 손상량보다 적을 수 있다.
병변은 상당량의 조직이 영구적으로 손상되지 않는 보호 영역에 의해 조직 표면으로부터 분리될 수 있다. 도 31b 및 32b는 깊이 Dp를 가지는 보호 영역(861)을 도시한다. 바람직하게, 보호 영역(861)에서 상당량의 조직이 영구적으로 손상되지 않기 때문에, 조직 기능이 보존될 수 있다. 깊이 Dp는 신경 조직을 제거하도록 적어도 약 1mm에서 약 2mm일 수 있다.
도 32는 휘어진(나선-형으로 도시) 메인 바디(910)(기도 테이퍼에 상응하게 테이퍼되게 도시) 및 전극(912a,912b,912c)(총괄하여 "912")을 포함하는 나선 제거 어셈블리(900)를 도시한다. 선택적으로, 하나 또는 그보다 많은 압력 감소 부재는 냉각제의 온도를 감소하는 줄-톰슨 스로틀로서 작동하도록 바디(910) 내에 위치될 수 있다.
전극(912)은 일반적으로 상호 유사할 수 있으며, 따라서 하나의 전극의 서술은 다른 것을 지칭하지 않는 한 다른 것에 동일하게 적용된다. 전극(912a)은 복수개의 환기구(916,918)를 포함한다. 화살표에 의해 도시된 냉각제는 환기구(916,918) 밖으로 유동할 수 있다. 전극(912a)은 메인 바디(910)의 외측 표면에 커플링될 수 있다. 이는 전극(912)이 조직과 물리적으로 접촉하도록 충분한 거리만큼 외측으로 돌출되는 것을 허용한다. 전극(912)은 상호 원주상으로 오프셋되는 병변을 생성하도록 배열되나, 이들 에지에서 일부 원주상 겹침을 가지는, 예를 들어 하나의 병변 단부를 통해 기도의 종방향 아래로 그려진 가상 라인은 다음 병변의 단부를 가로지를 것이다. 전극(912)은 나선 바디(910)를 따라 이격되므로, 그들이 생성한 병변들 또한 기도 내 축상으로 이격되며, 따라서 협착 가능성이 감소한다.
메인 바디(910)는 니티놀과 같은 전기적으로 전도성이며 가요적인 재료를 포함할 수 있으며, 이는 활성화 되는 경우 나선 또는 코르크스크루형으로 형태를 나타낼 수 있다. 따뜻한 유체는 메인 바디(910)를 통해 전달될 수 있으며, 이는 바디(910)가 전달 구성(예를 들어, 곧은 구성)으로부터 배치 구성(예를 들어, 코르크스크루 구성 또는 나선 구성)으로 이동되는 것을 야기할 수 있다. 다른 구현례에서, 메인 바디(910)는 배치 구성에 대해 바이어스될 수 있으며 배치 구성을 나타내도록 작동 루멘 또는 슬리브 밖으로 전달될 수 있다. 제거 어셈블리(900)는 제거 어셈블리(900)를 전달 구성에 복귀시키도록 슬리브 또는 작동 루멘으로 근접하게 유입될 수 있다. 다른 구현례에서, 텐셔너(tensioner), 풀 와이어(pull wire), 풀 로드(pill rod) 등이 메인 바디(910)가 상이한 구성을 나타내는 것을 야기하도록 사용될 수 있다.
선택적으로, 풍선은 내측 영역(920)을 통해 위치될 수 있다. 일반적으로 원뿔-형 풍선, 원기둥형 풍선, 핫도그형 풍선 또는 다른 적절한 형태의 풍선은 내부 영역(920)으로 삽입 가능할 수 있다.
도 33은 전극(960a,960b,960c)(총괄하여 "960")들을 형성하는 이격되어 노출된 섹션의 연속적으로 가지는 튜브형 전도성 내측 부재로 구성되는 나선 제거 어셈블리(952)를 도시하며, 상기 전극들은 절연 영역(962a,962b,962c)을 생성하도록 사이 섹션 너머 절연되게 커버된다. 냉각제는 제거 어셈블리(520)를 통해 전극(960)을 냉각하도록 순환될 수 있다. 추가적인 조직 냉각을 제공하기 위해, 냉각제는 내부 튜브형 부재 및/또는 절연 커버의 환기구(미도시) 밖으로 선택적으로 전달될 수 있다.
도 34는 이격된 양극 전극(1010a~f)(총괄하여 "1010")들의 집합체를 포함하는 제거 어셈블리(1000)를 도시한다. 전극들은 반대 극성의 쌍으로 배열되며, 이에 따라 병변은 각각의 양극 쌍 사이에 비스듬히 생성된다. 전극(1010)은 연골 고리를 가로지르는 비스듬한 병변들을 형성할 수 있다. 도 35에 도시된 바와 같이, 제거 어셈블리(1000)는 기도(1012) 내에 위치된다. 전극(1010)은 고리 사이에 위치된다. 전극(1010a~c)은 도 36의 병변(1030)을 생성할 수 있다. 병변(1030)의 단부(1032)는 고리(1034)에 근접한다. 반대 단부(1036)는 고리(1038)에 인접한다. 단부(1032,1036)은 기도(1012)를 따라 축상으로 상호 위치한다. 도 36에 도시된 바와 같이, 단부(1032,1036)의 축상 이동은 단부(1032,1036) 사이의 원주상 거리보다 상당히 크다. 소정의 절차에서, 단부(1032,1036)들 사이의 거리는 적어도 1 밀리미터, 5 밀리미터, 10 밀리미터이다. 일부 구현례에서, 단부(1032,1036) 사이의 축상 거리는 인접한 연골 고리 간 거리보다 크다. 이는 병변이 고리를 가로지르는 것을 보장한다.
도 36의 병변(1030)의 중앙 섹션은 고리(1034,1038) 사이의 고리(1040)을 가로지른다. 제거 어셈블리(1000)의 후방 쪽의 전극(1010d,1010e,1010f)들은 병변(1041)을 형성한다. 도시된 병변(1041,1030)은 반대쪽이며 기도를 따라 상이한 축상 위치에 있다.
전극(1010)은 연골 고리 사이에 위치하는 전극(1010)을 유지하도록 기도 조직과 상호작용하기 위해 충분한 거리만큼 외측으로 돌출될 수 있다. 양극 모드가 작동되는 경우에, 병변은 형성되며 고리를 가로지른다. 병변이 형성된 후에, 카테터는 근접하게 유입되거나 원격으로 배출될 수 있으며, 축상으로 오프셋된 병변을 형성하도록 사용될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 카테터는 기도(1012)를 따라서 상이한 각위치에 비스듬한 병변을 형성하도록 회전될 수 있다. 도 36의 병변은 연속적인 병변으로 도시된다. 다른 구현례에서, 병변은 복수개의 별개 이격된 병변을 포함할 수 있다. 예를 들어, 병변(1030)은 이격된 병변의 집합체를 포함할 수 있다.
도 37 및 38은 원주상으로 오프셋되며 축상으로 이격된 내부 분사에 의해 냉각된 전극(1050a,1050b)들을 도시한다. 냉각제는 전달 루멘(1052)을 통해 유동하며 포트(1054)를 통해 배출된다. 냉각제의 분사는 개구 냉각 채널(1056)을 따라 전극(1050a)을 냉각하도록 유동한다. 냉각제는 배출 포트(1062a,1062b)를 통해 챙버(1060)에서 배출된다. 냉각제는 복귀 루멘(1072)을 따라 유동한다. 전극(1050a,1050b)은 냉각되는 동안 단극 모드 또는 양극 모드 양 쪽에서 작동될 수 있다.
도 39a~40b는 전극 어셈블리(1082) 형태의 에너지 에미터를 포함하는 제거 어셈블리(1080)를 도시한다. 전극 어셈블리(1082)는 병변(1083)을 형성할 수 있는 전극(1084a~f)(총괄하여 "1084")들의 집합체를 포함한다(도 39b 및 40b). 넓은 범위의 상이한 종류의 사형이거나, 휘어지거나, 지그재그형 또는 다른 다양한 구성일 수 있다. 도시된 병변(1083)은 일반적으로 나선형을 가지며 다수 연골 고리를 가로지른다. 제거 어셈블리(1080)는 전극 어셈블리(1082)의 어떠한 수의 이러한 종류를 가질 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 나선 제거 어셈블리(1082)는 제거 어셈블리(1080)의 외측 상에 위치될 수 있다.
도시된 병변(1083)은 연속적이며 기도의 종축(1089)을 따라 축상으로 이격된 단부(1085,1087)를 가진다. 또한, 단부(1085,1087)는 상호 각도상으로 오프셋된다. 도 39b 및 40b에 도시된 바와 같이, 축(1089)을 따라 단부(1085,1087) 사이 거리는 인접한 고리 사이 거리보다 크다. 보통, 병변(1083)은 다수의 고리들을 가로지른다.
전극(1084)은 일반적으로 인접한 병변(1083)을 형성하도록 함께 근접할 수 있다. 다른 구현례에서, 전극(1084) 간 거리는 복수개의 이격된 병변을 제공하도록 증가될 수 있다. 이격된 병변들은 병변(1083)과 유사한 형태를 가지도록 배열될 수 있으나, 다른 형태 및 병변 패턴도 가능하다.
도 41은 풍선(1111)을 둘러싸는 전극 어셈블리(1110)를 구비한 제거 어셈블리(1100)를 도시한다. 전극 어셈블리(1110)는 냉각제를 함유하기에 적절한 튜브(1113)를 포함하며 풍선(1111)의 내부와 소통하는 원격 단부(1115)를 가진다. 전극들은 튜브(1113)의 외측에 커플링되거나, 페인트되거나 부착되거나 결합된다. 이러한 방법으로, 냉각제는 카테터를 통해 풍선(1111)의 내측에 풍선(1111)을 팽창시키도록 전달될 수 있으며, 이로부터 냉각제는 튜브(1113)를 통해 전극을 냉각시키도록 유동한다. 대안적으로, 냉각제는 전극을 냉각할 수 있으며 연속적으로 풍선(1111)을 냉각할 수 있다. 전극 어셈블리(1110) 및 풍선(1111)은 형태의 병변을 형성하기 위해 상이한 냉각을 제공할 수 있다.
도 42~44는 전달 구성(도 42)으로부터 배치 구성(도 43 및 44)으로 이동 가능한 제거 어셈블리(1200)를 도시한다. 전달 구성에서, 제거 어셈블리(1200)의 원격 부분(1211)은 카테터 샤프트(1213)의 근접 부분과 나란하며, 이는 일반적으로 기도의 종축 또는 삽입되는 다른 바디 루멘과 나란히게 하기 위함이다. 배치 구성에서, 제거 어셈블리(1200)의 원격 부분(1211)은 방향을 바꾸거나 변형되며, 이에 따라 카테터 샤프트(1213)의 근접 초단부의 종축을 가로지르는 평면에 놓이는 루프(1215)를 형성한다. 이러한 방법으로 루프(1215)는 원주상으로 이격된 위치의 연속인 곳에 전극(1220)을 위치시키도록 기도 내측 벽 주위를 연장시킬 수 있다.
배치 구성에서, 루프는 나선일 수 있거나, 카테터 샤프트(1213)의 종축에 대해 비스듬한 각도에서 배치되는 평면상에 있을 수 있으며, 이에 따라 전극(1220)은 기도벽을 따라 축상으로 분리된 위치에 위치될 수 있다. 루프(1215)는 다양한 잘 알려진 메커니즘을 사용하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 풀 와이어는 카테터 샤프트 내의 루멘을 통하여 미끄러지기 가능하게 연장될 수 있고 원격 단부 근처 지점에 고정될 수 있으며, 이에 따라 풀 와이어의 장력은 바람직한 구성에 루프(1215)를 배치한다. 대안적으로, 카테터의 원격 부분은 배치 구성에서 기-형성될 수 있고 탄성적일 수 있으며, 이에 따라 원격 부분은 전달 동안 덮개 내에 수축되고, 다음 덮개를 모음으로써 원격 부분은 배치 구성으로 되돌아간다.
환기구(1210a~1210c)(총괄하여 "1210")는 조직의 직접적인 냉각제 냉각을 제공한다. 전극(1220a~c)(총괄하여 "1120")은 별개의 병변을 형성하도록 독립적으로 작동되며 연속적인 병변을 형성하기 위해 하나의 종합된 전극을 형성하도록 함께 작동된다. 전극(1220)은 근접 주경 기관지 내의 두 연골 고리 사이에 기도(예를 들어, 기도의 전방 내측 또는 전방 측면 영역)의 원주의 3분의 1에 대해 치료하도록 위치될 수 있다. 다음, 전극(1220)은 기도벽의 다른 3분의 1의 전방 내측 또는 전방 측면 일부를 치료하도록 두 원격 연골 고리 사이에 다시 원격으로 위치된다. 전극(120)은 막의 일부와 같이 기도의 후방 3분의 1을 치료하도록 다시 이동된다. 냉각제는 환기구(1210)를 통해 조직을 냉각하도록 전달될 수 있다. 제거 어셈블리(1200)는 상이한 섹션의 관을 연속적으로 제거하도록 사용될 수 있으며, 협착 또는 반흔 조직을 완화하기 위해 병변 사이에 충분한 공간을 제공하도록 원격으로 및 근접하게 이동될 수 있다.
여기에서 서술된 전달 장치는 소화계, 신경계, 혈관계 또는 다른 계통을 치료할 수 있다. 예를 들어, 여기에서 서술된 길게 연장된 어셈블리, 루멘-내 카테터 및 전달 장치는 혈관계를 치료하도록 혈관을 통하여 전달될 수 있다. 여기에서 서술된 치료 시스템 및 그것의 구성요소는 최소의 침습 절차, 개구 절차, 반-개구 절차 또는 다른 수술 절차(예를 들어, 폐 체적 감소 수술) 등과 같이 바람직한 대상 영역에 접근을 제공하는 다른 의료 절차 동안 부속물로서 사용될 수 있다. 흉부에 대한 다양한 수술 절차는 폐 조직에 접근을 제공할 수 있다. 대상 영역에 접근을 제공하도록 사용되는 접근 기술 및 절차들은 외과의 및/또는 자동 기계 시스템에 의해 수행될 수 있다. 당업자는 대상 영역에 접근할 수 있는 많은 상이한 방법이 있다는 것을 인지한다.
가이드 와이어, 전달 덮개, 광학 기구, 삽입기, 투관침, 생검 바늘 또는 다른 적절한 의료 기구는 전달 기구들을 조종하도록 사용될 수 있다. 대상 치료 영역이 환자의 원격 위치에 있다면(예를 들어, 도 1의 폐 뿌리(24) 주위 치료 영역), 넓은 범위의 기구 및 기술들이 영역에 접근하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 가요성의 길게 연장된 어셈블리들은 상술한 바와 같이 내시경 및 기관지경과 같은 조종 가능 전달 장치를 사용하여 대상 내에 용이하게 위치할 수 있다.
반-강체 또는 단단한 길게 연장된 어셈블리들은 반-개구 절차, 개구 절차 또는 다소 곧은 전달 통로를 제공하는 다른 전달 도구/과정을 사용하는 단단한 전달 덮개, 접근 포트, 투관침을 사용하여 전달될 수 있다. 바람직하게, 반-강체 또는 단단한 길게 연장된 어셈블리는 기도를 통한 길게 연장된 어셈블리의 전달 없이, 기도를 따른 신경간, 미주 신경, 신경 가지 및/또는 신경 섬유질과 같이 먼 조직에 접근하고 치료하도록 충분히 단단할 수 있다. 여기에서 서술되는 기술 및 구현례는 기관지 열성형술과 같은 다른 절차와 사용될 수 있다.
문맥이 다른 해석을 요구하지 않는다면, 명세서 및 후술할 청구항 전체에서, 단어 "포함(comprise)" 및 그의 변형어 "포함하다(comprises)" 및 "포함하는(conprising)"은 즉, "포함하나 그것에 제한되지 않는(including but not to limited to)"것으로 개방되고 포괄적인 의미로 이해되어야 한다.
상기에서 서술된 다양한 구현례는 더 많은 구현례를 제공하도록 결합될 수 있다. 상기 구체적인 서술에 비추어, 구현례에 대한 이들 및 다른 변화들이 이루어질 수 있다. 여기에서 서술된 구현례, 특징부, 시스템, 장치, 재료, 방법 및 기술은 일부 구현례에서, 2009년 5월 8일에 제출된 미국 출원 제 12/463,304호; 2010년 10월 27일에 제출된 미국 출원 제 12/913,702호; 2009년 10월 27일에 제출된 미국 가출원 제 61/255,367호 및 2009년 11월 11에 제출된 미국 가출원 제 61/260,348호에서 서술된 어느 하나 또는 그 보다 많은 구현례, 특징부, 시스템, 장치, 재료, 방법 및 기술과 유사할 수 있다. 이들 출원의 각각은 그의 전체 내용이 여기서 참조로 인용된다. 그 외에, 여기에서 서술된 구현례, 특징부, 시스템, 장치, 재료, 방법 및 기술은 일부 구현례에서 상기 언급된 미국 출원 제 12/463,304호 및 2010년 10월 27일에 제출된 미국 출원 제 12/913,702호에서 서술된 어느 하나 또는 그보다 많은 구현례, 특징부, 시스템, 장치, 재료, 방법 및 기술과 관련하여 사용되거나 적용될 수 있다. 예를 들어, 미국 출원 제 12/463,304호 및 2010년 10월 27일에 제출된 미국 출원 제 12/913,702호에서 서술된 기구들은 여기에서 서술된 다른 특징부들 또는 전극들을 채택할 수 있다.
그 외에, 여기에서 서술된 구현례, 특징부, 시스템, 전달 장치, 재료, 방법 및 기술은 일부 구현례에서 상기에서 언급한 2009년 5월 8일에 제출된 미국 출원 제 12/463,304호; 2010년 10월 27일에 제출된 미국 출원 제 12/913,702호; 2009년 10월 27일에 제출된 미국 가출원 제 61/255,367호 및 2009년 11월 11에 제출된 미국 가출원 제 61/260,348호에서 서술된 어느 하나 또는 그보다 많은 구현례, 특징부, 시스템, 장치, 재료, 방법 및 기술과 관련하여 사용하거나 적용될 수 있다.
일반적으로, 다음 청구항들에서, 사용된 용어는 명세서 및 청구범위에서 서술된 특정 구현례들로 청구항을 제한하는 것으로 이해되지 않아야 하며, 상기 청구항들에 대한 모든 균등 범위와 함께 모든 가능한 구현례를 포함하도록 이해되어야 한다. 따라서, 청구항은 본 설명 내용에 의해 제한되지 않는다.
상기에서 서술한 다양한 구현례들은 더 많은 구현례들을 제공하도록 결합될 수 있다. 출원 자료 부분의 리스트에 있거나 및/또는 이 명세서에서 언급된 모든 미국 특허, 미국 특허 출원 공보, 미국 특허 출원, 외국 특허, 외국 특허 출원 및 비-특허 간행물들은 그의 전체 내용이 여기서 참조로 인용된다. 다양한 특허 개념을 이용하는 것이 필요하다면, 구현례의 측면에서 더 많은 구현례를 제공하도록 출원 및 공보가 변경될 수 있다.
이러하며 다른 변화들은 상기 상세하게 서술한 관점의 구현례에 대해 맞춰질 수 있다. 일반적으로, 다음 청구항들에서, 사용된 용어는 명세서 및 청구범위에서 서술된 특정 구현례들로 청구항을 제한하는 것으로 이해되지 않아야 하며, 상기 청구항들에 대한 모든 균등 범위와 함께 모든 가능한 구현례를 포함하도록 이해되어야 한다. 따라서, 청구항은 본 설명 내용에 의해 제한되지 않는다.

Claims (51)

  1. 카테터 샤프트 및 상기 카테터 샤프트에 커플링되는 제거 어셈블리를 포함하는 에너지 전달 장치로서,
    상기 제거 어셈블리는,
    접힘 상태로부터 펼침 상태로 이동 가능한 냉각 부재; 및
    유체가 유동할 수 있는 냉각 채널 및 상기 냉각 채널에 배치된 복수개의 전극들을 포함하는 연골간 에너지 에미터;를 포함하며,
    상기 복수개의 전극들은 상기 제거 어셈블리의 종축에 대해 상호 원주상으로 오프셋되며,
    상기 전극들은 상호 이격된 기도의 복수의 대상 영역들에 에너지를 전달하도록 구성되며,
    상기 에너지 에미터의 연장된 일부는 펼침 상태의 냉각 부재에 대해 적어도 부분적으로 원주상으로 연장되며,
    상기 에너지 에미터 및 상기 냉각 부재는 기도의 표면 조직으로부터 이격되며 상기 기도의 연골 고리들 사이에 위치되는 하나 이상의 연골간 병변을 형성하기 위해 협력 작용하도록 구성되는,
    에너지 전달 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 에미터는 상기 기도의 종축을 따라 상호 이격된 병변들을 생성하도록 구성되는,
    에너지 전달 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기도의 종축에 따른 방향에서 상기 기도의 종축에 수직인 가상 평면 상으로의 상기 대상 영역들의 투영은 폐쇄 고리를 규정하는,
    에너지 전달 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제거 어셈블리의 적어도 일부는 소용돌이(spiral) 형 또는 나선(helical) 형인,
    에너지 전달 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기도의 루멘 아래로 관측하는 경우, 두 대상 영역의 적어도 일부가 겹치는,
    에너지 전달 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    카테터 샤프트는 상기 냉각 부재 및 상기 에너지 에미터의 냉각 채널에 냉각제를 전달하기 위한 전달 루멘을 가지는,
    에너지 전달 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 에미터의 냉각 채널은 상기 냉각 부재의 챔버과 구분되어, 제 1 냉각제의 상기 카테터 샤프트로부터 상기 에너지 에미터의 상기 채널로의 전달 및 제 2 냉각제의 상기 냉각 부재의 챔버로의 전달이 독립적으로 가능한,
    에너지 전달 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극들의 적어도 하나는 기관지 나무를 따라 연장된 신경간의 일부를 제거하는데 충분한 양의 고주파 에너지를 출력하도록 구성되어, 상기 냉각 부재가 펼침 상태인 동안 기관지 나무의 일부에 전송되는 신경계 신호를 감소시키며, 그리고
    상기 냉각 부재는 상기 에너지 에미터 및 상기 신경간 사이 조직에 대한 손상을 방지하거나 제한하도록 기도벽으로부터 충분한 양의 열 에너지를 흡수하는,
    에너지 전달 장치.
  11. 복수의 전극들 및 펼침 가능 장치를 포함하는 제거 어셈블리를 포함하는 루멘 내 전달 장치(intraluminal delivery device)로서,
    상기 전극들은 대상 영역들에서 병변들을 형성하는 별개의 대상 영역들에 에너지를 출력 가능하며 펼침 가능 부재의 원주상에 대해 이격되며,
    제 1 병변의 적어도 일부는 축상으로 이격되며, 제 2 병변과 원주상으로 인접하거나 겹치며,
    하나 이상의 전극은 유체가 유동할 수 있는 냉각 채널에 커플링되며,
    펼침 가능 장치는 풍선 또는 펼침 가능 바스킷을 포함하는,
    루멘 내 전달 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전극들은 상기 제거 어셈블리의 종축에 따른 상기 병변의 제 2 세트로부터 축상으로 분리된 제 1 세트의 병변들을 형성하도록 구성되는,
    루멘 내 전달 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 전극들은 V-형 또는 T-형인,
    루멘 내 전달 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 펼침 가능 장치는,
    복수개의 냉각 채널을 규정하는 복수개의 가지들을 포함하고, 상기 가지들은 하나 이상의 상기 전극들을 수반하는 자유 단부들을 갖는,
    루멘 내 전달 장치.
  15. 삭제
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 펼침 가능 장치는 전달 구성으로부터 나선의 배치 구성으로 이동 가능하며,
    상기 전극들은 상기 펼침 가능 장치가 배치 구성인 경우에 상기 대상 영역들에 에너지를 전달하도록 위치하는,
    루멘 내 전달 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 전극들은, 상기 제거 어셈블리의 종축에 수직인 가상 평면상의 제거 어셈블리의 종축을 따른 방향에서 상기 대상 영역들의 투영은 폐쇄 고리를 규정하도록 위치할 수 있는,
    루멘 내 전달 장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 전극들은, 상기 제거 어셈블리의 종축에 수직인 가상의 평면상의 제거 어셈블리의 종축을 따른 방향에서 상기 대상 영역들의 투영은 아치형 치료 영역을 규정하도록 위치할 수 있는,
    루멘 내 전달 장치.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 전극들은 두 인접한 대상 영역들에 에너지를 출력하도록 구성되며,
    이에 따라 상기 두 인접 대상 영역들 사이 원주상 겹침 거리는 적어도 0.5mm인,
    루멘 내 전달 장치.
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  39. 카테터 샤프트 및 상기 카테터 샤프트에 커플링된 제거 어셈블리를 포함하는 전달 장치로서,
    상기 제거 어셈블리는,
    전달 상태로부터 배치 상태로 이동가능한 배치 가능 부재;
    냉각제 채널의 제1 단부에서만 배치 가능 부재에 직접 커플링되며, 펼침 가능 부재로 또는 펼침 가능 부재로부터 유체가 유동할 수 있는 냉각제 채널; 및
    배치 부재가 상기 배치 상태인 경우, 신체 구조의 축상 길이를 따라 축상으로 상호 대체되는 단부들을 가지는 병변을 생성하도록 에너지를 방출할 수 있고, 상기 냉각제 채널에 커플링된 에너지 에미터;
    를 포함하는,
    전달 장치.
  40. 제 39 항에 있어서,
    복수개의 전극들이 소용돌이-형 병변, 나선-형 병변 또는 Z-형 병변을 형성하도록 구성되는,
    전달 장치.
  41. 제 39 항에 있어서,
    상기 에너지 에미터의 냉각 채널은 상기 배치 가능 부재를 둘러싸는,
    전달 장치.
  42. 제 39 항에 있어서,
    상기 에너지 에미터의 일 단부는 상기 배치 가능 부재에 대해 원주상으로 연장되며,
    상기 에너지 에미터의 타 단부는 상기 배치 가능 부재에 대해 원주상으로 연장되며,
    상기 에너지 에미터 중심 영역은 상기 제거 어셈블리의 종축에 대하여 상기 배치 가능 부재에 비스듬히 연장되는,
    전달 장치.
  43. 제 39 항에 있어서,
    상기 에너지 에미터의 각각의 복수의 전극들은 상기 제거 어셈블리의 종축에 대해 상기 제거 어셈블리를 따라 비스듬히 연장되는,
    전달 장치.
  44. 제 39 항에 있어서,
    전극들은 소용돌이형, 나선형 또는 Z-형을 가지는 병변을 형성하기 위해 이격된,
    전달 장치.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 병변은 연속적인 병변인,
    전달 장치.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 병변은 비연속적인 병변인,
    전달 장치.
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