KR20040074620A - 허파 정맥 격리용 외부-인가식 고강도 집속 초음파 - Google Patents

허파 정맥 격리용 외부-인가식 고강도 집속 초음파 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초음파를 사용하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치를 제공한다. 상기 장치는 환자 신체에 있어서 심장 부위에 위치되도록 적응되는 비컨을 포함한다. 상기 장치는 또한 초음파 변환기 세트를 포함하며, 각각의 변환기들은 상기 비컨으로부터 도래하는 개별 초음파 신호를 검출하도록 적응된다. 각각의 변환기는 상기 비컨 신호들 중 적어도 하나의 특성에 대해 실시간 반전된 시간-반전 초음파 신호를 출력하도록 적응되며, 또한 심장 조직을 융제하기 위한 형상을 갖는다.

Description

허파 정맥 격리용 외부-인가식 고강도 집속 초음파{Externally-applied high intensity focused ultrasound (HIFU) for pulmonary vein isolation}
본 발명은 본 출원의 양수인에게 양도되었고 본원에 참고로 채택하고 있는, 본원과 동일자로 출원된, 발명의 명칭이 "요법 치료용 외부-인가식 고강도 집속 초음파"인 미국 특허출원 번호 제 10/370,381호의 주제와 관련된 것이다.
본 발명은 일반적으로 의료 기술 응용 분야에서의 초음파 사용에 관한 것이며, 특히, 고강도 집속 초음파(HIFU)를 사용하여 허파 정맥 격리를 수행하기 위한 방법과 장치에 관한 것이다.
질병의 영상화 및 진단을 위한 초음파의 사용은 의료 분야에서 널리 공지되어 있다. 요법 응용 분야에서, 흡수된 초음파 에너지는 목표 영역의 상태를 변화시키기 위해 사용된다. 특히, 높은 파워 밀도로 인가된 초음파 에너지는 조직상에 현저한 생리학적 효과를 유발할 수 있다. 이와 같은 효과는 초음파 에너지에 종속되는 조직의 열적 또는 기계적 반응을 초래할 수 있다. 열적 효과는 조직의 고열증 및 융제를 포함한다. 목표 영역에서의 초음파 에너지의 흡수는 급격한 온도 상승을 유발시키고, 목표 영역 세포의 응고 또는 융제를 발생시킨다.
초음파의 요법 응용에 있어서는, 인가된 초음파 에너지가 환자 내부의 다른 조직에 부정적인 영향을 미치지 않고 목표 영역에만 의도된 상태 변화를 유발시킨다는 중요한 점을 갖는다. 중간 및 주변 조직의 열적 및 기계적 효과를 최소화하는 동안, 유효 요법 투여량이 목표 영역에 전달되야만 한다. 따라서, HIFU의 적절한 집속 및 제어는 초음파의 성공적인 요법적 응용을 위한 주요 기준들 중의 하나이다.
본원에서 참고로 하고 있는, 마틴 등에 의한 미국 특허 제 6,007,499호 및 비치 등에 의한 미국 특허 제 6,042,556호에 설명된 바와 같이, HIFU 고열증 치료에 있어서, 집속 변환기에 의해 발생된 초음파의 강도는 소스로부터 집속 영역으로 증가되며, 매우 높은 온도에 도달할 수 있다. 상기 집속 영역에서의 초음파 에너지의 흡수는 작용 조직의 급격한 온도 상승을 유발하여, 세포의 목표 용적의 치명적인 융제를 발생시킨다. HIFU 고열증 치료는 예를 들면 중간 조직에 손상을 입히는 일 없이 내부 환부의 괴사를 발생시키기 위한 의도를 갖는다.
요법을 목적으로 사용된 HIFU의 강도를 증가시키기 위한 방법들이 발전되어 왔다. 예를 들면, 본원에서 참고로 하고 있는, 핑크(Fink)에 의한 미국 특허 제 5,092,336호는 조직에 있어서 음향파를 위치 측정 및 집속하기 위한 장치를 설명하고 있다. 이 발명은 시간-반전 음향학(Time-reversed acoustics)으로 공지된 기술에 기초하며, 이에 대하여는 Scientific American의 1995년 11월호 91-97 페이지에 실린 핑크에 의한 "시간-반전 음향학"이라는 제목의 논문에 개재되어 있으며, 이 또한 본원에 참고로 하고 있다. 반드시 목표는, 예를 들어 유기 조직에 있어서의 부위와 같은, 매체에 있어서 반사 목표상에 미집속 음향빔을 전송하는 변환기들의 어레이에 의해 둘러싸인다. 환자 외부의 규칙적인 어레이에 있어서 초음파 변환기에 의해 검출된 목표로부터 반사된 신호들이 저장되고, 반향 신호의 시간 및 형태의 분포가 시간-반전되고, 반전된 신호들은 어레이의 개별 변환기들에 제공된다. 대부분의 경우, 상기 목표는 2차 소스를 형성하여, 그에 제공되는 파빔을 반사하거나 또는 분산시킨다.
본원에서 참고로 하고 있는, 핑크 등에 의한 미국 특허 제 6,161,434호는 약한 음향 소스를 탐색하기 위해 시간-반전된 음향학을 사용하기 위한 방법이 설명되어 있다. 본원에서 참고로 하고 있는 핑크에 의한 미국 특허 제 5,428,999호는 반사 목표들, 초음파 반향 도표 영상화, 및 집속 음향 에너지를 목표상에 검출 및 위치시키기 위한 방법을 설명하고 있다.
조직의 융제가 효과적인 요법 기술로 판명된 영역 중의 하나가 심장부정맥, 특히, 심방세동의 치료이다. 심장부정맥은 심장 조직의 영역들이 인접한 조직으로 전기 신호를 비정상적으로 안내할 때 발생하며, 따라서, 정상 사이클을 방해하며, 비동기식 리듬을 유발시킨다. 부정적인 신호들의 일차 소스들은 좌심방의 허파 정맥들을 따르는 조직 영역 및 위(superior) 허파 정맥들에 위치한다는 사실이 발견되었다. 부적절한 수축이 상기 허파 정맥들에서 발생되거나 또는 다른 소스들로부터 허파 정맥들을 통해 안내된 후에, 그들은 심방세동을 개시하거나 또는 지속할 수 있는 죄심방 안으로 안내된다. 심장 조직의 선택적 융제에 의하여, 심장의 한 부분으로부터 다른 부분으로 부적절한 전기 신호들의 증식이 정지되거나 완화될 수 있다. 상기 융제 방법은 비-전도성 환부들의 형성에 의해 반드시 부적절한 전기 통로들을 붕괴시킨다.
상기 종래 기술에 있어서 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 다양한 수단들은 심장의 특정 영역들로의 에탄올과 같은 화학 물질의 삽입이나, 또는, 냉각 융제, RF 전기 전류, 마이크로파 에너지, 레이저, 및 초음파 에너지의 응용을 포함한다.
본원에서 참고로 하고 있는, 뮬러 등에 의한 미국 특허 제 5,807,395호 및 옴스비 등에 의한 미국 특허 제 6,190,382호는 무선 주파수를 사용하여 신체 조직을 융제하기 위한 시스템을 설명하고 있다. 본원에서 또한 참고로 하고 있는, 하세트 등에 의한 미국 특허 제 6,251,109호 및 미국 특허 제 6,090,084호와, 디더리흐 등에 의한 미국 특허 제 6,117,101호와, 스와르츠 등에 의한 미국 특허 제 5,938,660호 및 6,235,025호와, 레시 등에 의한 미국 특허 제 6,245,064호 및 6,024,740호와, 레시에 의한 미국 특허 제 6,012,457호, 6,164,283호, 6,305,378호 및 5,971,983호와, 크로리 등에 의한 미국 특허 제 6,004,269호, 및 하이사게레 등에 의한 미국 특허 제 6,064,902호는 일차적으로 허파 정맥들 안에 또는 허파 정맥들의 구멍상에 위치한 조직을 융제함으로써 심방부정맥을 치료하기 위한 조직 융제에 대한 장치를 설명한다.
HIFU는 박동하는 심장 안의 조직을 융제하기 위해 사용되어 왔다. 본원에서 참고로 하고 있고, 에스에이 스트릭베르거 등에 의한 서큐레이션(Circulation), 100, 203-208 (1999)에 수록된, 발명의 명칭이 "고강도 집속 초음파의 사용에 의한 심방심실 이음부의 심장외 융제"인 논문은 박동하는 심장 안의 심방심실 이응부를 융제하기 위한 HIFU의 실험적 사용에 대해 설명하고 있다.
본원에서 참고로 하고 있으며, 본 특허 출원의 양수인에게 양도된, 벤-하임에 의한, 발명의 명칭이 "체내 에너지 집속"인 PCT 특허 공보 WO 97/29699호는 신체 안에 삽입된 방사선-감지 탐색자을 사용함으로써 신체의 목표 영역의 방사선 조사를 최적화하기 위한 방법을 설명한다.
본원에서 참고로 하고 있는, 카인 등에 의한 미국 특허 제 5,590,657호는 환자 외부에 위치한 초음파 변환기의 위상 어레이를 포함하는 HIFU 시스템에 대해 설명하고 있다. 빔을 재집속하기 위한 방법들이 설명된다.
본원에서 참고로 하고 있는, 카인에 의한 미국 특허 제 6,128,958호는 초음파 위상 어레이를 구동하기 위한 구조를 설명하고 있다.
본원에서 참고로 하고 있는, 와트킨스 등에 의한 미국 특허 제 5,769,790호는 초음파 요법과 영상을 조합하기 위한 시스템에 대해 설명하고 있다.
본원에서 참고로 하고 있는, 로 등에 의한 미국 특허 제 5,762,066호는 다른 집속 기하학적 방법을 갖는 2개의 활성 초음파 방사면을 갖는 공동내 탐색자로 구성된 HIFU 시스템에 대해 설명하고 있다.
본원에서 참고로 하고 있는, 에드워즈 등에 의한 미국 특허 제 5,366,490호는 카테터를 사용하여 목표 조직에 파괴 에너지를 제공하기 위한 방법에 대해 설명하고 있다.
본원에서 참고로 하고 있는, 로마노에 의한 미국 특허 제 5,207,214호 및 5,613,940호는 외부로부터의 조직 손상을 초래하는 일 없이 강한 음성 에너지를 집속하기 위한 상호 변환기의 어레이에 대해 설명하고 있다.
본원에서 참고로 하고 있는, 이와마에 의한 미국 특허 제 5,241,962호는 결석을 분해시키기 위해 초음파 펄스 및 반향 신호를 사용하는 기술에 대해 설명하고 있다.
본원에서 참고로 하고 있고, 미시간 의료 센터, 국제 의료부에서 발간한(날짜 미등록), 제이유 클루이스트라 등에 의한, 발명의 명칭이 "심근을 열적 융제시키기 위한 고강도 집속 초음파 위상 어레이"라는 논문은 결합된 초음파 영상의 실험적 사용 및 실시간 초음파 영상 안내하에 심장의 다양한 위치에 환부들을 위치시키기 위한 요법 시스템에 대해 설명한다.
본원에서 참고로 하고 있는 다음의 참고 문헌들이 사용될 수 있다:
힐 씨알 등에 의한, BR J Radiol, 68(816), 1296-1303 (1995)에 개재된, "개관 논문: 암치료를 위한 고강도 집속 초음파-전위"
린 더불유엘 등에 의한, Int J Radiat Oncol Biol Phys, 46(5), 1329-36 (2000)에 개재된, "강내 온열요법을 위한 원통형 초음파 변환기의 이론적 연고"
카펠론 제이와이 등에 의한, Ultrasound Med Biol, 26(1) 153-159 (2000)에 개재된, "요법 초음파용 신 압전 변환기"
차한 에스 등에 의한, Ultrasonics, 39(1), 33-44 (2001)에 개재된, "고강도 집속 초음파에 기초한 수술을 위한 다중 집속 탐색자 접근"
섬머 에프지 등에 의한, Med Phys, 24(4), 537-538 (1997)에 개재된, "고강도 집속 초음파용 음향파를 사용하는 조직 융제"
클루위스트라 제이유 에이 등에 의한, IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings, Vol. 2, 1604-1608 (1995)에 개재된, "비침습성 심근 융제를 위한 초음파 위상 어레이: 초기 연구"
심장 조직의 융제를 수행하기 전에, 종종 흥미있는 심장 영역의 지도를 형성할 필요가 있게 된다. 심장 지도화는 심장 내의 비정상 전기로 및 전류를 위치시키기 위해서 뿐만 아니라, 심장 활동의 기계적 및 기타 측면들을 진단하기 위해 사용된다. 심장의 지도화를 위한 다양한 방법들과 장치들이 설명되어 있다.
본 출원의 양수인에게 양도되었고 본원에 참고로 채택하고 있는, 벤-하임에 의한 미국 특허 제 5,546,951호 및 제 6,066,094호와, 벤-하임 등에 의한 유럽 특허 제 0 776 176호는 심장 내의 정확한 위치 결정의 기능으로서 심장 조직의 전기적 특성, 예를 들면, 국부적 활성 시간을 감지하기 위한 방법을 설명한다. 상기 데이터는 말단 팁에 전기 및 위치 센서들을 가지며, 심장 안으로 진행되는 카테터에서 얻어진다. 심장 전기 활성도를 감지하기 위한 기술은, 본원에서 참고로 하고 있는, 에드워드 등에 의한 미국 특허 제 5,471,982호, 공동 양도된 벤-하임에 의한 미국 특허 제 5,391,199호 및 제 6,066,094호, 다흘케 등에 의한 미국 특허 제 6,052,618호, 및 PCT 공개 공보 WO94/06349호 및 WO97/24981호에 설명되어 있다.
상기 데이터에 기초한 심장의 전기 활성도의 지도를 생성하는 방법에 대하여는, 본 출원의 양수인에게 양도되었고 본원에 참고로 채택하고 있는, 라이스펠트에 의한 미국 특허 제 6,226,542호 및 제 6,301,496호에 설명되어 있다. 이들 특허에서 설명하고 있는 바와 같이, 위치와 전기 활성도는 초기에 심장의 내면상에서 약 10 내지 20 포인트로 측정되는 것이 적합하다. 다음에, 이와 같은 데이터 포인트는 일반적으로 충분히 예비 복원을 발생기키거나 또는 질적으로 만족할만한 심장 표면의 지도를 형성한다. 상기 예비 지도는 가끔 심장의 전기 활성도의 더욱 포괄적인 지도를 형성하기 위해 추가의 포인트들을 취한 데이터와 결합된다. 임상적설정에 있어서, 심방 전기 활성도의 상세하고 포괄적인 지도를 형성하기 위해 100 이상의 부위에서 데이터를 축적하는 것이 일반적이다. 다음에, 생성된 상세한 지도는, 예를 들면, 심장의 전기 활성도의 증식을 변경하고 정상 심장 리듬을 회복시키는 조직 융제와 같은, 요법의 실행 과정상에서 결정하기 위한 기초로서 작용할 수 있다. 심장의 심장 지도를 형성하기 위한 방법들에 대하여는, 본 출원의 양수인에게 양도되었고 본원에 참고로 채택하고 있는, 벤-하임에 의한 미국 특허 제 5,391,199호 및 제 6,285,898호와, 오사드키 등에 의한 미국 특허 제 6,368,285호 및 제 6,385,476호에 설명되어 있다.
위치 센서를 포함하는 카테터는 심장 표면상의 포인트들의 직교절선(trajectory)을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같은 직교절선들은 조직의 수축성과 같은 추론 운동 특성에 사용될 수 있다. 본 출원의 양수인에게 양도되었고 본원에 참고로 채택하고 있는, 벤-하임에 의한 미국 특허 제 5,738,096호에서와 같이, 그와 같은 운동 특성을 나타내는 지도는 상기 직교절선 정보가 심장의 충분한 포인트들에서 견본화될 때 형성될 수 있다.
본 출원의 양수인에게 양도되었고 본원에 참고로 채택하고 있는, 벤-하임 등에 의한 유럽 특허 출원 EP 1 125 549호 및 대응하는 미국 특허 출원 09/506,766호는 심장 심실의 전기적 지도를 신속히 생성하기 위한 기술에 대해 설명하고 있다. 이와 같은 기술들을 위한 카테터는 상기 카테터의 말단 팁에 있는 접촉 전극과 말단 단부 근방의 카테터 축상의 비-접촉 전극의 어레이를 포함하는 것으로 설명되고 있다. 상기 카테터는 또한 적어도 한 위치의 센서를 포함한다. 비-접촉전극들 및 접촉 전극들로부터의 정보는 심장 심실의 기하학적 및 전기적 지도를 형성하기 위해 사용된다.
본원에 참고로 채택하고 있는, 트레드맨 등에 의한 미국 특허 제 5,848,972호는 다중 전극 카테터를 사용하여 지도화하는 심장내 활성을 위한 방법에 대해 설명한다. 다중-전극 카테터는 심장의 심실 안으로 진행된다. 상기 각각의 전극들의 위치와 방위를 성취하기 위해 정면 촬영(AP) 및 외측 형광도(fluorogram)가 수행된다. 전기도(electrogram)는 신체면(ECG)으로부터의 굴리듬(sinus rhythm)에서의 P-파의 발현과 같은 관자 기준에 관한 심장 표면과 접촉하는 각각의 전극들로부터 기록된다. 상기 초기 전기도가 기록된 후, 형광도 및 전기도은 한번 더 기록된다. 다음에, 전기 지도가 상술된 정보로부터 형성된다.
본원에 참고로 채택하고 있는, 타카디에 의한 미국 특허 제 4,649,924호는 심장외 전기 전위계의 검출을 위한 방법에 대해 설명한다. 이와 같은 미국 특허 제 4,649,924호는 다량의 심장 전기 정보를 동시에 얻을 수 있도록 제안된 비-접촉 방법들을 설명한다. 상기 미국 특허 제 4,649,924호에 따른 방법에 있어서, 말단 단부 부위를 갖는 카테터는 그의 표면 위로 분배된 일련의 센서 전극들과 함께 제공되며, 신호 감지 및 처리 수단에 연결하기 위한 절연 전기도체에 접속된다. 상기 단부 부위의 크기와 형태는 상기 전극들이 심실의 벽으로부터 실제로 이격되도록 설정된다. 상기 미국 특허 제 4,649,924호에 따른 방법은 오직 단일 심장 박동에 있어서 심장외 전위계를 검출하도록 작동한다. 상기 센서 전극들은 적합하게도 서로로부터 평면들상으로 이격된 일련의 둘레상에 분배된다. 이와 같은 평면들은카테터의 단부 부위의 주축과 수직을 이룬다. 적어도 2개의 추가 전극은 단부 부위의 주축의 단부들과 인접하게 배치된다. 상기 미국 특허 제 4,649,924호는 카테터가 각각의 둘레상에 등각적으로 이격된 8개의 전극들을 갖는 4개의 둘레를 포함한다. 따라서, 예시적 실시예에 있어서, 상기 카테터는 적어도 34개의 전극들(32개의 둘레와 2개의 단부 전극)을 포함한다.
본원에 참고로 채택하고 있는, PCT 공개 공보 WO99/06112호는 비-접촉, 비-팽창 다중-전극 카테터에 기초한 전자생리학 심장 지도화 시스템 및 방법에 대해 설명하고 있다. 전기도는 42 내지 122개의 전극을 갖는 카테터를 얻는다. 탐색자 및 심장내막의 상대적 기하학은 식도 경유 초음파 심장검진(transesophageal echocardiography)과 같은 독립 영상 기법(imaging modality)을 통해 얻어져야만 한다. 독립 영상 후에, 비-접촉 전극들이 심장 표면 전위를 측정하고 그로부터 지도를 형성시키기 위해 사용된다.
본원에 참고로 채택하고 있는, 비티 등에 의한 미국 특허 제 5,297,549호는 심실의 전위 분포를 지도화하기 위한 방법과 장치를 설명한다. 심장외 다전극 지도화 카테터 조립체가 심장 안으로 삽입된다. 상기 지도화 카테터 조립체는 적분 불관 전극(integral reference electrode)을 갖는 다중 전극 어레이 또는 적합하게는 부속 기준 카테터를 포함한다. 사용에 있어서, 상기 전극들은 대체로 구형의 어레이 형태로 배치된다. 상기 전극 어레이는 불관 전극 또는 기준 카테터에 의해 심장내 표면상의 포인트에 공간적으로 관계하며, 상기 심장내 표면과 접촉하게 된다. 상기 어레이상의 각각의 전극 부위의 위치에 대한 지식 뿐만 아니라 심장 기하학적 지식은 교류 저항 혈량 측정법(impedance plethysmography)에 의해 결정된다.
본원에 참고로 채택하고 있는, 카강 등에 의한 미국 특허 제 5,311,866호는 복수의 전극 부위을 한정하는 전극 어레이를 포함하는 심장 지도화 카테터 조립체를 설명하고 있다. 상기 지도화 카테터 조립체는 심장 벽을 탐색하기 위해 사용될 수 있는 말단 팁 전극 조립체를 갖는 기준 카테터를 수용하기 위한 루멘을 갖는다. 적합한 구조에 있어서, 상기 지도화 카테터는 적합하게는 리본 모양의 24 내지 64개의 와이어를 갖는 절연 와이어 묶음을 포함하며, 와이어들 각각은 전극 부위들을 형성하기 위해 사용된다. 상기 카테터는 비-접촉 전극 부위들의 제 1 세트와 및/또는 접촉 전극 부위들의 제 2 세트로부터 전기 활성 정보를 얻기 위해, 심장의 위치 결정이 용이하게 되도록 사용된다.
본원에 참고로 채택하고 있는, 골드레이어에 의한 미국 특허 제 5,385,146호 및 제 5,450,846호는 심장 안의 전자생리학 활성도를 지도화하기 위해 사용되는 카테터를 설명하고 있다. 상기 카테터 몸체는 심장을 조율하거나 또는 팁과 접촉하는 조직을 융제하기 위한 유도 펄스를 전송하기 위해 적응되는 말단 팁을 갖는다. 상기 카테터는 또한 직교 전극들에 인접한 국부적 심장 전기 활성도를 나타내는 다른 신호를 발생시키기 위한 적어도 한쌍의 직교 전극을 포함한다.
본원에 참고로 채택하고 있는, 버드 등에 의한 미국 특허 제 5,662,108호는 심실에서 전자생리학 데이터를 측정하기 위한 방법을 설명하고 있다. 상기 방법은, 적어도, 심장의 활성 및 부동 전극 세트를 위치시키고; 활성 전극에 전류를 공급함으로써, 심실에 전계를 발생시키고; 상기 활성 전극 부위에서의 전계를 측정하는 단계를 포함한다. 상술된 실시예들 중의 하나에 있어서, 활성 전극들은 풍선 카테터의 팽창 풍선상에 위치하는 어레이에 포함된다.
본 발명의 한 형태에 따른 목적은 고강도 집속 초음파(HIFU)를 사용하여 요법 절차를 수행하기 위한 개량된 장치와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 여러 형태들에 따른 목적은 심장부정맥, 특히 심방세동의 치료를 위한 개량된 장치와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 여러 형태들에 따른 다른 목적은 HIFU를 사용하는 심장 조직 융제를 위한 절차의 정확성을 증가시키는 개량된 장치와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 여러 형태들에 따른 다른 목적은 HIFU를 사용하는 심장 조직 융제를 위한 절차의 효율을 증가시키는 장치와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 여러 형태들에 따른 다른 목적은 HIFU를 사용하는 절차의 효율을 증가시키는 장치와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 여러 형태들에 따른 다른 목적은 HIFU를 사용하는 절차에 있어서 위험을 감소시키는 장치와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 여러 형태들에 따른 다른 목적은 심장 조직을 유제시키기 위해 사용되는 일부 침습적 절차에 의해 유발되는 외상을 감소시키는 장치와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 여러 형태들에 따른 다른 목적은 심장 조직의 융제 환부를 형성하기 위한 장치와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 여러 형태들에 따른 다른 목적은 HIFU를 사용함으로써 허파 정맥에 있어서 부분 전도 격리(segmental conduction isolation)를 성취하기 위한 장치와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 여러 형태들에 따른 다른 목적은 HIFU를 사용함으로써 허파 정맥에 있어서 주변 전기 전도 격리를 성취하기 위한 장치와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 적합한 실시예에 있어서, HIFU를 사용하는 심장 조직 융제를 수행하기 위한 장치는 환자의 심장 부위에, 적합하게는 허파 정맥의 구멍 내에 또는 구멍에 또는 융제될 조직 근방의 허파 정맥 내에 위치한 카테터를 포함한다. 상기 카테터는 그의 말단부에 적절히 고정된 비컨(beacon), 더욱 적합하게는 비컨의 위치를 결정하기 위한 센서를 포함한다. 환자의 심장 외부, 대표적으로는 피부상에 위치한 변환기의 어레이는 상기 비컨으로부터의 초음파 에너지를 포함하는 각각의 비컨 신호들을 검출하고, 검출된 에너지에 대한 전기 신호들을 제어 유닛으로 전송한다. 상기 제어 유닛은 때를 맞춰 신호들의 형태와 분포를 저장한다. 시간-반전 음향학(Time-reversed acoustics) 기술을 사용하여, 상기 제어 유닛은 때를 맞춰 분포와 신호들의 형태를 반전시키고, 각각의 반전된 신호를 출력시키기 위해 어레이상의 변환기를 구동시킴으로써, 발생된 파형은 상기 비컨의 부위상에 또는 그의 부근에 정확히 집속된다. 상기 시간-반전 파형은 전형적으로 증폭되며, 따라서 상기 비컨 근방의 목표 조직 위치에서 짧은 기간 내에 수용될 실제 에너지의 양을 가능하게 한다.
짧은 기간 동안의 에너지 흡수는 목표 조직의 융제 및 비-접촉 환부의 형성을 유발시킨다. 대표적으로, 상기 비컨은 복수의 목표 부위들과 접촉하도록 상기 절차가 진행되는 동안 이동되며, 그 결과, 환부들은 허파 정맥 둘레에 하나 이상의 주변 전도 블록(conduction block), 또는 허파 정맥의 부위상에 전도 블록을 형성한다. 소정의 예에 있어서, 주변 전도 블록은 인접 허파 정맥 둘레의 유사 주변 전도 불록과 교차하는 방식으로 형성된다. 대표적으로, 전도 블록의 다양한 조합이 심장에 의해 나타나는 특정 부정맥을 치료하기 위해 형성된다. 예를 들어, 만약 부정맥이 허파 정맥의 위치로부터 발생할 경우, 주변 전도 블록은, 부정맥 기원(arrhythmogenic origin)을 포함하여 소스를 제거하거나 또는 기원과 좌심방 사이에 블록이 형성되어 부적절한 신호들의 전도를 방지하도록, 벽 조직의 통로를 따라 형성된다.
본 발명의 일부 적합한 실시예에 있어서, 비컨은 초음파 에너지, 적합하게는 무지향성 초음파 에너지를 활성적으로 방출하고, 방출된 에너지는 어레이의 변환기에 의해 검출된다. 선택적으로, 상기 비컨은 부동 초음파 반사기를 포함한다. 이 경우, 상기 비컨은 어레이의 변환기의 전부 또는 일부에 의해 또는 신체 외부의 다른 소스에 의해 발생된 초음파 빔에 의해 적절히 조사되며, 변환기의 어레이는 연속으로 빔의 반향을 검출한다. 상기 비컨은 변환기 또는 제어 유닛에 의해 식별될 수 있는 뚜렷하고 식별 가능한 기호를 생성하는 공지된 기하학을 이룰 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 상기 비컨은 주변 조직의 자연 반사보다 실제로 더높은 반사에 의한 특징을 갖는다. 또 한편으로, 상기 비컨은 미리 결정된 공진 주파수 및 높이(Q)를 갖는 결정을 포함하며, 따라서, 상기 비컨은 공진 주파수의 초음파 빔을 발생시킬 때 변환기에 의해 검출된다. 또 다른 한편으로, 상기 비컨은 제공된 초음파 빔의 공지된 고조파(harmonic)를 반사하는 초음파 조영제를 포함하는 포말을 포함한다. 이 경우, 상기 변환기 또는 제어 유닛은 제공된 주파수의 공지된 고조파를 검출함으로써 비컨을 식별한다.
따라서, 본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 "비컨(beacon)"은 초음파 에너지를 각각 방출 또는 반사하는 활성 및 부동 소자들을 나타내는 것으로 이해될 수 있다.
융제될 소정의 부위를 식별하기 위해, 적합하게도, 반드시 필요한 것은 아니지만, 융제되기 전에 심장 지도가 형성된다. 전제부에서 설명된 방법들과 장치들은 그와 같은 심장 지도를 형성하기 위해 반드시 필요한 것은 아니다. 소정의 부위에 비컨을 위치시키기 위해, 2001년 12월 21일자로 출원되어 공동 계류 중인 발명의 명칭이 "무선 위치 센서"인 미국 특허 출원 제 10/029,473호 및/또는 2001년 12월 21일자로 출원되어 공동 계류 중인 발명의 명칭이 "이식 및 삽입 테그"인 미국 특허 출원 제 10/029,595호에서 설명하고 있는 방법들과 장치들을 반드시 사용할 필요는 없다. 이들 출원서는 본 출원의 양수인에게 양도되었고 본원에 참고로 채택하고 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 상기 종래 기술에서 공지된 방법들 및 장치들은 심장의 소정의 부위에 비컨을 용이하게 위치시키기 위해 사용된다.
상기 비컨이 활성 비컨을 포함하는 일부 실시예에 있어서, 상기 제어 유닛은리드에 의해, 대표적으로는 카테터를 통해 활성 비컨에 결속된다. 전기 신호는 상기 비컨으로 전송되고, 상기 활성 비컨은 에너지를 전송된 초음파 에너지로 변환하고, 환자 신체 외부에 있는 변환기에 의해 수용된다. 선택적으로, 상기 활성 비컨은 대표적으로는 환자 신체 외부에 위치된 말단 부위로부터 방사된 에너지를 무선으로 수용하는 전기 회로도를 포함하며, 상기 활성 비컨은 에너지를 출력된 초음파 에너지 안으로 변환한다. 적합하게도, 상기 말단 부위로부터 수용된 에너지는 초음파 에너지 및/또는 전자기 에너지를 포함한다.
본 발명의 적합한 실시예에 따르면, 신체 외부에 위치한 변환기로부터의 HIFU의 응용은, 융제 하드웨어가 카테터에 포함될 필요가 없기 때문에, 소형 카테터의 사용을 허용한다는 장점을 갖는다. 선택적으로, 본 발명의 실시예에 의해 제공된 증가된 정확성으로 인해 절차의 효율 및/또는 효과가 증가하며, HIFU 파에 의해 유발하는 비목표 주위 조직에 대한 손상을 방지한다.
유리하게도, 상기 비컨의 배치는 HIFU가 박동 심장에 있는 부위와 같은 이동 목표상에 정확히 집속되도록 한다. 변환기의 어레이는 이동 비컨으로부터 초음파 에너지에 반응하여 빠른 속도로 HIFU를 집속하도록 적응될 수 있다. 따라서, 종래 기술의 HIFU 시스템에 있어서, 상대적으로 실제 데이터 양은 이동 조직 목표 부위가 주위 비-목표 조직으로부터 정확히 구분되는 것에 대한 충분한 신뢰를 갖도록 기록되어야만 하고, 대표적으로는 본 발명의 실시예들에 의해 제공되는 바와 같은 용이하게 구분된 또는 활성의 비컨의 사용은 소량의 데이터가 정확한 HIFU 응용을 용이하게 하기 위하여 기록되게 한다.
추가적으로, 상기 목표 부위에 위치한 비컨의 사용은 HIFU 파가 목표 조직의 정확한 위치상에 집속되고, 추가적으로 각각의 외부 변환기가 일반적으로 목표의 동일 위치상에 집속될 가능성을 증가시킴으로써 HIFU 융제 절차의 정확성을 상승시킨다. 이것은 다른 방법들과 대조되는 것이며, 특히 반사 또는 흡수 특성을 갖는 조직상에 HIFU 파들을 집속하도록 시도된다.
본원의 상세한 설명 및 청구범위상에 사용된 "심장(cardiac)"이란 용어는 "심장(heart) 및/또는 허파 정맥의 또는 그에 관한" 의미로 이해되어야 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 초음파를 사용하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치가 제공되며, 상기 장치는 다음을 포함한다:
환자 신체에 있어서 심장 부위에 위치되도록 적응되는 비컨; 및
상기 비컨으로부터 도래하는 개별 초음파 신호를 검출하도록 적응되고, 상기 비컨 신호들 중 적어도 하나의 특성에 대해 실시간 반전된 시간-반전 초음파 신호를 출력하도록 적응되며, 또한 심장 조직을 융제하기 위한 형상을 갖는 초음파 변환기 세트.
상기 변환기 세트는 대표적으로는 환자 신체의 외부 표면에 제공되도록 적응된다.
실시예에 있어서, 각각의 변환기는 실시간 반전되는 시간-반전 신호 및 변환기에 의해 검출된 비컨 신호의 특성에 반응한 형태를 형성하도록 적응된다.
각각의 변환기는 대표적으로는 시간-반전 신호를 출력하기 전에 시간-반전 신호를 증폭하도록 적응된다.
일부 응용에 있어서, 상기 비컨은 환자의 심장의 적어도 일부의 심장 지도를 이용하여 심장 부위에 위치하도록 적응된다.
일부 응용을 위하여, 하나 이상의 변환기는 단일 초음파 변환기를 포함하며, 상기 단일 초음파 변환기는 단일 초음파 변환기에 의해 검출된 비컨 신호의 형태에 대해 실시간 반전되는 시간-반전 신호를 출력하도록 적응된다. 다른 적응을 위하여, 하나 이상의 변환기는 복수의 변환기들에서 비컨 신호를 연속 검출하도록 반응하여 실시간 반전되는 시간-반전 신호를 출력하도록 적응된 복수의 변환기를 포함한다.
실시예에 있어서, 각각의 변환기는, 변환기의 위치, 비컨의 위치, 및 심장 조직의 위치에 반응하여, 각각의 시간-반전 신호의 출력의 시간 파라미터를 조절하도록 적응된다.
일부 적응을 위하여, 상기 장치는 신체 안으로 삽입되도록 적응되고 심장 부위로 운반되는 말단부를 갖는 카테터를 포함하며, 여기서, 비컨은 카테터의 말단부 근방에 고정되도록 적응된다.
대표적으로, 상기 변환기는 심장 조직에 있어서 하나 이상의 비-전도성 환부를 형성하도록 각각의 시간-반전된 초음파 신호를 형성하도록 적응된다.
일부 응용을 위하여, 상기 심장 조직은 불필요한 전기 신호를 발생하는 조직을 포함하며, 변환기들은 심장 조직에 하나 이상의 비-전도성 환부를 형성하도록 각각의 시간-반전된 초음파 신호들을 형성하도록 적응된다. 선택적으로, 상기 심장 조직은 심장 조직의 외부 부위에서 초기에 발생된 불필요한 전기 신호들을 증식시키는 조직을 포함하며, 상기 변환기들은 심장 조직에 하나 이상의 비-전도성 환부들을 형성하도록 각각의 시간-반전된 초음파 신호를 형성하도록 적응된다.
실시예에 있어서, 상기 비컨은 환자의 허파 정맥 근방에 위치하도록 적응된다. 예를 들어, 상기 비컨은 허파 정맥의 구멍 근방에 위치하도록 적응될 수 있다.
일부 응용을 위하여:
상기 비컨은 부동 소자를 포함한다,
상기 장치는 조사 초음파 신호를 갖는 비컨을 조사하도록 적응된, 초음파 송신기를 포함한다,
각각의 변환기는 조사 신호에 의한 조사에 반응하여 비컨으로부터 도래하는 반향 신호를 검출하고, 또한 상기 변환기에 의해 검출된 반향 신호의 특성에 대해 실시간 반전된 시간-반전 신호를 출력하도록 적응된다.
이 경우, 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 송신기는 변환기들 중 하나를 포함한다.
선택적으로 또는 추가적으로, 상기 부동 소자는 초음파 반사기를 포함하며, 심장 부위에서의 초음파 반사도의 자연 수준보다 높은 초음파 반사도에 의해 특징지어진다. 또한 선택적으로 또는 추가적으로, 상기 부동 소자는 상기 소자가 송신기에 의해 조사될 때 반향 신호에서 구분 가능한 기호를 생성하는 기하학을 가지며, 상기 하나 이상의 변환기는 반향 신호에서 기호를 검출하고 그에 대응하는 시간-반전된 신호를 출력하도록 적응된다. 또한 선택적으로 또는 추가적으로, 상기 부동 소자는 미리 결정된 공진 주파수를 갖는 결정을 포함한다. 또한 선택적으로 또는 추가적으로, 상기 부동 소자는 조사 신호의 공지된 고조파를 반사하는 초음파 조영제를 포함하며, 하나 이상의 변환기는 공지된 고조파를 검출하고 그에 대해 시간-반전된 신호를 출력하도록 적응된다.
일부 응용을 위하여, 상기 장치는 각각의 변환기에 의해 비컨으로부터 수용된 비컨 신호들을 저장하도록 적응되고, 또한 각각의 시간-반전된 신호를 출력하도록 각각의 변환기를 구동하도록 적응되는 제어 유닛을 포함한다. 이 경우, 실시예에 있어서, 각각의 변환기는 그가 수용한 비컨 신호들을 전기 신호들로 변환하고, 상기 전기 신호들을 상기 제어 유닛으로 전송하도록 적응된다. 선택적으로 또는 추가적으로, 상기 제어 유닛은 각각의 변환기에 의해 수용된 비컨 신호의 대응하는 증폭보다 큰 증폭을 갖기 위해 각각의 시간-반전된 신호를 형성하도록 각각의 변환기를 구동하도록 적응된다.
실시예에 있어서, 상기 비컨은 에너지를 수용하기 위한 전기 회로도를 포함하며, 여기서 비컨은 상기 비컨 신호를 발생시키도록 수용된 에너지를 변환하도록 적응된다. 예를 들면, 상기 비컨은 일반적으로 하나 이상의 무지향성 펄스들을 포함하도록 상기 비컨 신호를 형성하도록 적응될 수 있다.
선택적으로 또는 추가적으로, 상기 장치는:
외부 전력 회로도; 및
상기 외부 전력 회로도를 비컨에 접속하는 하나 이상의 와이어 세트를 포함하며,
여기서, 상기 외부 전력 회로도는 와이어를 통해 에너지를 비컨으로 전송하도록 적응된다.
선택적으로, 상기 회로도는 무선으로 에너지를 수용하도록 적응된다. 예를 들어, 상기 장치는 신체 외부에 위치되고 에너지를 비컨으로 무선 전송하도록 적응된 전력 송신기를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 전력 송신기는 초음파 에너지 및/또는 전자기 에너지를 상기 비컨으로 무선 전송하도록 적응될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 비컨은 심장 부위 근방의 복수의 위치에 연속 위치되도록 적응된다. 일부 응용을 위하여, 그와 같은 위치는 적어도 4개의 비-공면 위치를 포함한다. 실시예에 있어서, 각각의 변환기는 비컨이 각각의 개별 위치에 있을 때 각각의 비컨 신호를 검출하고, 각각의 개별 위치에서 비컨으로부터 각각의 비컨 신호들에 대해 또한 심장 조직의 위치에 반응하여 시간-반전된 신호를 연속 출력하도록 적응된다. 일부 응용을 위하여, 상기 비컨은 비컨의 개별 위치에 대해 개별 위치 신호를 발생시키도록 적응된 위치 센서를 포함하며, 각각의 변환기는 위치 신호들에 대해 시간-반전된 신호를 출력시키도록 적응된다. 선택적으로 또는 추가적으로, 하나 이상의 변환기는 심장 조직의 위치에 반응하여 시간-반전된 신호들을 출력하고, 복수의 변환기에서 비컨이 각각 위치될 때 비컨 신호의 순차 검출에 대해 실시간 반전되는 복수의 초음파 변환기를 포함한다. 일부 응용을 위하여, 각각의 변환기는 변환기의 위치와, 비컨이 각각의 위치에 있을 때 상기 비컨의 위치, 및 심장 조직의 위치에 반응하여, 시간-반전된 신호의 출력에 대한 시간 파라미터를 조절하도록 적응된다.
본 발명의 실시예에 따라, 초음파를 사용하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법이 또한 제공되며, 상기 방법은:
하나 이상의 검출 위치에서, 환자 신체의 심장 부위에 위치한 비컨으로부터 도래하는 각각의 비컨 신호들을 검출하는 단계와;
각각의 시간-반전된 초음파 신호들을 얻기 위해, 시간-기초 특성에 대해 각각의 비컨 신호들을 반전시키는 단계; 및
심장 조직을 충분히 융제하기 위한 수준에서, 각각 하나 이상의 위치에서 각각의 시간-반전된 초음파 신호들을 발생시키는 단계를 포함한다.
실시예에 있어서, 하나 이상의 검출 위치에서 검출하는 단계는 환자 신체의 외부 표면상의 하나 이상의 위치에서 검출하는 단계를 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 각각의 비컨 신호들을 반전시키는 단계는 각각의 시간-반전 신호들을 얻기 위해 그의 시간-기초 특성 및 형상-기초 특성에 대해 각각의 비컨 신호들을 반전시키는 단계를 포함한다.
대표적으로 시간-반전 신호들을 발생시키는 단계는 시간-반전 신호들을 증폭시키는 단계를 포함한다.
일부 응용을 위하여, 각각의 비컨 신호들을 검출하는 단계는 적어도 환자 심장 위치의 심장 지도를 사용하여 심장 부위에 상기 비컨을 위치시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따라, 하나 이상의 검출 위치에서 각각의 비컨 신호들을 검출하는 단계는 단일 검출 위치에서 단일 비컨 신호를 검출하는 단계를 포함하며,상기 각각의 비컨 신호들을 반전시키는 단계는 그의 시간-기초 특성에 대해 단일 비컨 신호를 반전시키는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 하나 이상의 검출 위치에서 각각의 비컨 신호들을 검출하는 단계는 복수의 개별 검출 위치들에서 복수의 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계를 포함하며, 상기 각각의 비컨 신호들을 반전시키는 단계는 복수의 개별 검출 위치들에서 복수의 개별 비컨 신호들의 순차 검출에 대해 각각의 비컨 신호들을 반전시키는 단계를 포함한다.
일부 응용을 위하여, 각각 하나 이상의 검출 위치에서 시간-반전 신호들을 발생시키는 단계는, 개별 검출 위치의 위치, 비컨의 위치, 및 심장 조직의 위치에 반응하여, 각각 하나 이상의 검출 위치에서 시간-반전된 신호들을 발생시키는 시간 파라미터를 조절하는 단계를 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 비컨은 신체 안으로 삽입되고 상기 심장 부위로 운반되는 카테터의 말단부 근방에 고정되며, 각각의 비컨 신호들을 검출하는 단계는 비컨이 상기 카테터에 고정될 때 비컨으로부터 도래하는 각각의 비컨 신호들을 검출하는 단계를 포함한다.
선택적으로 또는 추가적으로, 시간-반전된 신호들을 발생시키는 단계는 상기 심장 조직에 하나 이상의 비-전도성 환부들을 형성하기 위해 상기 시간-반전된 신호들을 형성하는 단계를 포함한다. 이 경우, 실시예에 있어서, 상기 방법은 심장 조직이 불필요한 전기 신호들을 발생시키는 것을 식별하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 상기 방법은 심장 조직 외측 부위에서 초기 발생되고 심장 조직을 통해 증식되는 불필요한 전기 신호를 식별하는 단계를 포함한다.
대표적인 실시예에 있어서, 상기 심장 부위는 환자의 허파 정맥 근방에 위치하며, 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계는 상기 비컨이 허파 정맥 근방에 있을 때 비컨으로부터 도래하는 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 상기 심장 부위는 허파 정맥의 구멍 근방에 위치될 수도 있으며, 상기 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계는 상기 비컨이 구멍 근방에 위치할 때 비컨으로부터 도래하는 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계를 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 비컨은 부동 비컨을 포함하며, 상기 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계는 상기 부동 비컨을 조사 초음파 신호로 조사하는 단계, 및 상기 조사에 반응하여 부동 비컨으로부터 도래하는 개별 초음파 반향 신호들을 검출하는 단계를 포함한다. 예를 들면, 상기 부동 비컨은 심장 부위에서의 초음파 반사도의 자연 수준보다 큰 초음파 반사도에 의해 특징지어지며, 개별 반향 신호들을 검출하는 단계는 높은 초음파 반사도에 반응하여 상기 부동 비컨으로부터 도래하는 개별 반향 신호들을 검출하는 단계를 포함한다. 선택적으로 또는 추가적으로, 상기 부동 비컨은 상기 비컨이 조사 신호로 조사될 때 상기 반향 신호들에서 구분 가능한 기호를 발생하는 기하학을 가지며, 상기 개별 방향 신호들을 검출하는 단계는 개별 반향 신호들에 있어서 기호들을 검출하는 단계를 포함한다. 또한, 선택적으로 또는 추가적으로, 상기 부동 비컨은 미리 결정된 공진 주파수를 갖는 결정을 포함하며, 상기 부동 비컨을 조사하는 단계는 공진 주파수에서 조사 신호로 조사하는 단계를 포함하며, 개별 반향 신호들을 검출하는 단계는 공진 주파수에서 조사 신호의 조사에 반응하여 부동 비컨으로부터 도래하는 개별 반향 신호들을 검출하는 단계를 포함한다. 또한 선택적으로 또는 추가적으로, 상기 부동 비컨은 조사 신호의 공지된 고조파를 반사하는 초음파 조영제를 포함하며, 상기 개별 반향 신호들을 검출하는 단계는 조사 신호로의 조사에 반응하여 공지된 고조파를 검출하는 단계를 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 방법은 비컨에 의해 개별 비컨 신호들을 발생시키도록 상기 비컨에 의해 수용된 에너지를 변환하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 상기 개별 비컨 신호들은 일반적으로 하나 이상의 무지향성 펄스들에 의해 특징지어지며, 상기 수용된 에너지를 변환시키는 단계는 일반적으로 무지향성 펄스들을 발생시키도록 수용된 에너지를 변환시키는 단계를 포함한다. 사용에 따라, 상기 방법은 상기 비컨에 접속된 하나 이상의 와이어 세트를 통해 에너지를 상기 비컨에 전송하는 단계를 포함한다. 선택적으로 또는 추가적으로, 상기 방법은 에너지를 비컨에 무선으로 전송하는 단계를 포함한다. 후자의 경우, 실시예에 있어서, 상기 에너지는 초음파 에너지를 포함하며, 상기 에너지를 무선 전송하는 단계는 초음파 에너지를 비컨에 무선으로 전송하는 단계를 포함한다. 선택적으로 또는 추가적으로, 상기 에너지는 전자기 에너지를 포함하며, 상기 에너지를 무선 전송하는 단계는 전자기 에너지를 비컨으로 무선 전송하는 단계를 포함한다.
일부 응용을 위하여, 상기 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계는 상기 비컨이 심장 부위 근방에서 복수의 개별 비컨 위치들에 순차 위치할 때 각각의 개별 비컨 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계는 상기 비컨이 복수의 비컨 위치들에 순차 위치되어 비컨이 적어도 4개의 비-공면 비컨 위치를 포함할 때 상기 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 상기 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계는 상기 비컨이 각각의 개별 비컨 위치에 있을 때 각각의 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계를 포함하며, 상기 시간-반전된 신호들을 발생시키는 단계는 각각의 비컨 위치에서 비컨으로부터의 개별 비컨 신호들 및 심장 조직의 위치에 반응하여 시간-반전된 신호들을 연속 발생시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 시간-반전된 신호들을 발생시키는 단계는 각각의 개별 비컨 위치에서 비컨에 의해 발생된 개별 비컨 위치 신호에 반응하여 시간-반전된 신호들을 발생시키는 단계를 포함한다. 선택적으로 또는 추가적으로, 상기 하나 이상의 검출 위치에서 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계는 각각 복수의 검출 위치에서 복수의 비컨 신호들을 검출하는 단계를 포함하며, 상기 각각의 비컨 신호들을 반전시키는 단계는 심장 조직의 위치에 반응하여, 복수의 검출 위치에서 복수의 개별 비컨 신호들의 순차 검출에 대해 상기 각각의 비컨 신호들을 반전시키는 단계를 포함한다.
일부 응용을 위하여, 상기 하나 이상의 검출 위치에서 시간-반전된 신호들을 발생시키는 단계는, 각각의 개별 검출 위치의 위치, 상기 비컨이 각각의 비컨 위치에 있을 때의 비컨 위치, 및 심장 조직의 위치에 반응하여, 시간-반전된 신호 발생의 시간 파라미터를 조절하는 단계를 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참고로 하여 그의 적합한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 적합한 실시예에 따른 환자의 심장 부위에 에너지를 적응시키기 위한 HIFU 요법 시스템을 나타내는 단순 설명도.
도 2a 및 도 2b는, 본 발명의 적합한 실시예에 따른, 변환기에 의해 각각 제어 유닛으로 전송되는 전기 신호들의 한 예를 도시하는 시간 그래프(도 2a), 및 상기 제어 유닛에 의해 변환기로 전송되는 전기 신호들의 한 예를 도시하는 시간 그래프(도 2b).
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
20; 비컨 26: 위치 센서
30: 초음파 변환기 40: 허파 정맥
42: 심장 부위 50: 제어 유닛
60: 전력 송신기 62: 전력 회로도
도 1은 본 발명의 적합한 실시예에 따른 환자의 심장 부위(42)에 제공된 HIFU 조직 융제 시스템(18)을 타나내는 단순 설명도이다. HIFU 융제 시스템(18)은 제어 유닛(50)에 결속된 복수의 초음파 변환기들(30)을 포함한다. 변환기들(30)은 적합하게는 가슴의 피부와 같은 환자 신체의 표면(22)에 어레이로 제공된다. 상기 변환기는 공지된 기술로 설계될 수 있으며, 대표적으로는 압전 소자들을 포함한다. 변환기들(30)은 비컨(20)으로부터 초음파 에너지를 검출하며, 각각에 대해 전기 신호들을 제어 유닛(50)으로 전송한다.
비컨(20)은 대표적으로는 카테터와 같은 안내관(32)의 말단부상에 장착되며, 의도된 융제가 수행되는 심장 부위(42)에 밀접하게 위치된다. 대표적으로, 심장 부위(42)는 허파 정맥(40)의 구멍 내에 또는 구멍에 위치한다. 융제될 소정의 부위를 식별하기 위해, 적합하게는 심장 지도가 융제 전에 구성된다. 종래 기술에서 설명된 지도화를 위한 방법들 및 장치들이 그와 같은 심장 지도를 구성하기 위해 사용될 필요가 없다. 비컨(20)의 위치를 결정하기 위해, 위치 센서(26)가 적합하게는 안내관(32)상에, 적합하게는 비컨(20)에 근접되게 위치한다. 적합하게 사용되는 방법들과 장치들로는 "무선 위치 센서" 및 "이식 및 삽입 테그"라는 발명의 명칭을 갖는 상술된 미국 특허 출원들 중 하나 또는 모두를 사용하거나, 또는 공지된 무선주파수 또는 기타 위치-감지 방법 및 장치들을 사용하고 있으며, 이들은 본원에 참고로 채택하고 있다. 본 발명에 따른 하나의 실시예에서 위치 센서(26)는 예를 들면 위치 센서(26)의 위치와 배향을 결정하기 위한 위치 시스템의 일부로서자계 발전기/방열기에 의해 발생된 전자계에 대한 전자계 응답 위치 센서이다. 상기 위치는 (X,Y,Z 방향 및 피치, Yaw 및 Roll 배향)과 같은 6개의 방향 및 배향을 포함한다. 상기 위치 센서(26)와 자계 발전기(방열기)를 포함하는 위치 시스템에 대하여는 1997년 5월 14일자로 출원된 발명의 명칭이 "의료 진단, 치료 및 영상 시스템"이라는 미국 특허 출원 번호 제 08/793,371호에 상세히 설명되어 있으며, 이는 본원에 참고로 채택되고 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 상기 비컨(20)의 위치는 다른 방법들(예를 들면, 형광 투시경)을 사용하여 결정된다.
일부 응용을 위하여, 제어 유닛(50)은 전력 와이어(34)를 통해 전력을 비컨(20)으로 전송하기 위해 전력 회로도(62)를 구동하며, 대표적으로 안내관(32)을 관통하는 리드들을 포함한다. 선택적으로, 제어 유닛(50)은 전력을 비컨(20)으로 무선 전송하기 위해 대표적으로 환자 신체 외부에 위치한 전력 송신기(60)를 구동하며, 상기 비컨(20)은 방사 에너지를 수용하는 회로도를 포함한다. 적합하게는, 전력 송신기(60)로부터 방사된 에너지는 초음파 및/또는 전자기 에너지를 포함한다. 선택적으로, 하나 이상의 변환기들(30)이 적합하게는 초음파 에너지 형태로 전력을 비컨(20)으로 무선 전송하도록 적응되며; 본 실시예에 있어서, 전력 송신기(60)는 사용되지 않는다.
본 발명의 적합한 실시예에 따르면, 비컨(20)은 수용된 에너지{무선으로 수용되던지 또는 전력 와이어(34)를 통하던지}를 대표적으로는 하나 이상의 무지향성 펄스들과 같은 출력 초음파 에너지로 변환한다.
다른 실시예에 있어서, 비컨(20)은 하나 이상의 변환기들(30)과 같은 송신기에 의해 발생된 초음파 빔에 의해 조사되는 부동 반사기를 포함하며, 상기 변환기들(30)은 빔의 반향을 검출한다. 본 실시예에 있어서, 비컨(20)은 적합하게는 변환기들(30) 또는 제어 유닛(50)에 의해 식별될 수 있는 뚜렷하고 식별 가능한 기호를 형성하는 기하학을 갖는다. 선택적으로 또는 추가적으로, 비컨(20)은 구조체(40) 및/또는 주변 조직의 자연 반사도보다 실제로 높은 반사도에 의해 특징지어진다. 또한 선택적으로, 비컨(20)은 미리 결정된 공진 주파수 및 높이(Q)를 갖는 결정을 포함하며, 따라서, 상기 비컨(20)은 오직 특정 주파수에서 초음파 빔을 발생시킬 때 변환기들(30)에 의해 검출된다. 또 다른 한편으로 선택적으로, 상기 비컨(20)은 제공된 초음파 빔의 공지된 고조파를 반사하는 초음파 조영제를 포함하는 포말을 포함한다. 이 경우, 상기 변환기들(30) 또는 제어 유닛(50)은 제공된 주파수의 공지된 고조파를 검출함으로써 비컨(20)을 식별한다.
상기 비컨(20)으로부터의 파형은, 대표적으로는 (가) 어레이에서 각각의 개별 변환기(30)와 비컨 사이의 거리와, (나) 초음파 에너지가 각각의 개별 변환기(30)에 의해 수용되기 전에 관통하는 조직의 전송 특성에 기초하여 지연된 후, 각각의 변환기들(30)에 의해 검출된다. 상기 지연에 추가하여, 각각의 개별 변환기(30)에서 수용된 파형의 형상은 다양한 중간 조직들의 흡수 특성상의 변이 때문에 다른 변환기들에 수용된 것들과 다르다. 변환기들(30)에 의해 수용된 파형은 전기 신호들로 변한되며, 신호들이 제어 유닛(50)에 저장될 때 전기 신호와 상대 위치가 변한다.
다음에, 비컨(20)으로부터 변환기들에 의해 수용된 초음파 신호들에 관하여,변환기들(30)로부터 제어 유닛(50)으로 전송된 전기 신호들의 한 예를 도시하는 시간 그래프에 대해 도 2a 및 도 2b에 설명하고 있다. 설명을 위해, 변환기(R1)는 변환기(R4)가 덜 감쇄된 신호를 전송한 후 약 40 마이크로초 동안 다량 감쇄된 신호의 전송을 나타낸다. 변환기(R2) 및 (R3)는 다른 지연 및 형상을 갖는 전송 신호들을 나타낸다.
본 발명의 적합한 실시예에 따라서, 변환기들(30)로부터 전기 신호들의 처리에 근거하여, 제어 유닛(50)은 실시간 분배 및 신호들의 형상을 수용하기 위해 (예를 들면, 핑크에 의해 상술된 특허 또는 논문에 설명된 바와 같은) 시간-반전 음향학 기술을 사용한다.
도 2b는, 도 2a에 도시된 예시적 신호들에 대응하는, 본 발명의 적합한 실시예에 따른 제어 유닛(50)에 의해 발생된 반전된 전기 신호들을 도시하는 시간 그래프의 예를 도시한다. 일부 응용을 위하여, 제어 유닛(50)은 각각의 반전된 신호를 출력하기 위해 각각의 변환기들(50)을 구동하며, 그 결과, 발생된 파형은, 조직을 통해 비컨(20)으로부터 복귀로상의 일반적으로는 동일하나 시간-반전된 왜곡에 의해 보상되는 변환기들(30)로 전송되는 동안 발생하는 어떠한 왜곡들로 인해, 상기 비컨(20)의 부위상에 정확하게 집속된다. 대표적으로, 상기 시간-반전 파형은 상기 비컨의 바로 근방에서 짧은 시간 동안 실제량의 에너지를 적층하기 위해 증폭되며, 따라서, 목표 조직의 온도를 상승시키고, 융제를 유발시킨다. 상기 조직 융제에 의해 유발된 환부들은 전도의 저해를 유발한다.
일부 적응을 위해, 특히 발생된 파형의 정확한 형상이 비컨(20)의 부위에 적층된 열의 양에 크게 영향을 미치는 것으로 기대되지 않을 때, 제어 유닛(50)은 변환기들에 의해 발생된 순차적인 시간-반전 파형들을 발생하기 위해 변환기들(300에 수용된 순차 초음파 신호들을 수용한다. 따라서, 예를 들면, 만약 4개의 변환기가 각각의 시간(t = 0, 20, 45 및 50 마이크로초)에서 형성된 펄스들을 수용할 경우, 상기 제어 유닛은 시간(150, 130, 105 및 100 마이크로초)에서 제곱 펄스를 출력하기 위해 각각의 변환기들을 구동하도록 적응될 수 있다. 이들 펄스는 일반적으로 동시에 비컨의 부위에 집중하며, 따라서, 짧은 시간에 상기 부위에 에저지의 큰 집중이 초래된다.
도 1에 도시된 예에 있어서, 비컨(20)은 대표적으로는 허파 정맥(40)에 또는 허파 정맥(40)의 구멍에 위치된다. 대표적으로, 만약 심장세동과 같은 심장부정맥이 허파 정맥(40)의 부위로부터 발생된 것으로 가정할 경우, 하나 이상의 주변 또는 부분 환부들이 부정맥 소스를 포함하는 허파 정맥의 조직에 형성되며, 따라서 원치않는 전기 신호의 형성이 방지된다. 대표적으로, 비컨(20)은 복수의 목표 부위들과 접촉하도록 상기 절차가 진행되는 동안 그와 같은 환부들을 형성하도록 이동된다. 일부 예에 있어서, 주변 전도성 블록이 인접한 허파 정맥 주변에 형성된 유사 주변 전도성 블록과 교차하기 위한 방식으로 형성된다. 선택적으로, 상기 환부들은 소스를 포함하지 않으며, 대신에 소스와 좌심방 사이에 조직의 주변 융제를 생성한다. 본 예에 있어서, 여전히 비정상 신호들이 생성될 수도 있으나, 심방 벽 조직에 대한 이상 신호들의 추가의 전도는 환부에 의해 허파 정맥에 또는 허파 정맥 근방에 형성되는 전도성 블록에 의해 방지된다. 적합하게도, 전도성 블록들에 대한 다양한 형상 및 조합이 심장에 의해 나타나는 특정 부정맥을 치료하기 위해 형성될 수 있다.
본 발명의 적합한 실시예에 있어서, 각각의 초음파 변환기(30)는, 상술된 바와 같이, 적합하게는 위치 센서(26)에 의해 위치-결정 신호들의 발생과 유사한 방식으로, 각각의 변환기의 위치를 지시하는 위치 신호를 발생하는 위치 센서(52)를 포함한다. 선택적으로, 초음파 변환기들의 위치는 다른 방법들(예를 들면, 고정 프레임에 대한 강성 부착에 의한)을 사용하여 결정된다. 마찬가지 경우에 있어서, 초음파 변환기들의 위치는 카터테(32)상의 위치 센서(26)의 기준 프레임에 기록된다.
본 실시예에 따르면, 심장 부위(42)는 예를 들면 상술된 바와 같은 주변 전도성 블록과 같이 배열된, 융제를 위한 복수의 목표 위치를 포함한다. 적합하게도, 상기 목표 위치들은 상술된 바와 같이 심장 지도를 사용하여 결정된다. 비컨(20)은 심장 부위 근방으로 운반되며, 상기 비컨의 위치는 위치 센서(26)를 사용하여 결정된다.
비컨(20)으로부터의 파형은, 상기 비컨(20)이 활성 소자든지 또는 상술된 바와 같이 초음파 빔에 의해 조사된 부동 반사기든지, 각각의 변환기들(30)에 의해 검출된다. 제어 유닛(50)은, 비컨 위치로부터 각각의 변환기들에 의해 수용된 각각의 신호들의 형상과 실시간 분배를 반전시키기 위해, 상술된 바와 같은 시간-반전 음향학 기술을 사용한다. 상기 비컨의 위치보다도 심장 부위(42)의 각각의 목표 위치 위로 변환기들(30)에 의해 발생된 시간-반전된 파형들을 연속적으로 집속하기 위해, 제어 유닛(50)은 상기 비컨으로부터 수용된 개별 신호들의 형상을 반전시킴으로써 각각의 변환기에 대한 적절한 전송 신호를 산출한다. 상기 제어 유닛은 또한 (가) 다른 변환기들이 상기 신호를 수용하는 시간에 관한, 각각의 변환기가 상기 비컨으로부터 신호를 수용한 시간, 및 (나) 상기 비컨과 각각의 목표 위치에 관한 변환기들의 위치에 응답하여 적절한 시간 오프셋을 결정한다.
예를 들어, 도 1에 설명된 바와 같이, 변환기(R1), 비컨(20), 심장 부위(42), 및 변환기(R4)는 일반적으로 변환기(R4)보다 변환기(R1)에 훨씬 근접한 심장 부위(42)를 갖는 라인을 따르는 개별 포인트들에 위치한다. 적합하게도, 본예에 있어서, 각각의 목표 위치에 대해, 변환기(R1)에 의해 방출된 시간-반전 신호는, 변환기(R4)로부터 시간-반전 신호의 전송이 개시된 후, 시간 t + dt에 개시되며, 그 결과, 변환기들(R1및 R4)로부터의 시간-반전된 신호들은 일반적으로 동일한 시간에 목표 위치를 타격한다. 적합하게도, dt는 상기 변환기들의 상대 위치, 비컨(20), 및 각각의 목표 위치 뿐만 아니라 조직에서의 음속에 기초하여 선택된다. 이와 같은 방식에 있어서, 각각의 변환기들에 의해 방출된 초음파 에너지는 적합하게도 목표 위치상에 집속된다. 이와 같은 산출 및 초음파 방사는 소정의 융제 블록이 성취될 때 까지 심장 부위(42)의 각각의 목표 위치에 대해 반복된다.
선택적으로, 비컨(20)은 심장 부위(42) 근방의 복수의 부위들에 위치하며,파형은 상기 비컨이 각각의 부위들에 위치하는 동안 변환기들에 의해 검출된다. 이 경우, 제어 유닛은 대표적으로 산출된 방출 신호들의 정확성을 증가시키기 위해 각각의 목표 위치에 가장 근접한 비컨(20)의 부위로부터의 파형을 사용한다. 선택적으로 또는 추가적으로, 상기 제어 유닛은 비컨이 각각의 부위들에 위치하는 동안 변환기들에 의해 검출된 파형을 기록하며, 각각의 목표 위치상에 시간-반전된 신호들을 집속하기 위해 각각의 변환기들에 의해 발생된 시간-반전된 신호에 제공하기 위한 적절한 시간 오프셋을 연속 결정한다. 대표적으로, 시간 오프셋은 비컨에 의해 제공된 각각의 부위들의 위치, 각각의 변환기들의 위치, 및 각각의 개별 목표 위치의 위치에 대응하여 결정된다.
각각의 변환기(50)가 (상술된 바와 같이, 비록 적절한 시간 지연 후이기는 하나) 그의 개별 산출된 반전 신호를 출력하므로, 심장 부위(42) 근방으로부터 변환기들(30)로 조직을 통해 전송되는 동안 발생하는 어떠한 왜곡도 일반적으로는 동일하나 복귀로상의 시간-반전된 왜곡에 의해 보상된다는 장점을 갖는다. 대표적으로, 그와 같은 왜곡은, 목표 위치가 서로 근접해 있고, 대부분의 그와 같은 왜곡들이 심장 부위와 변환기들 사이의 조직에서 생성되므로, 심장 부위(42)의 각각의 목표 위치에 대해 실제로 유사하다.
일부 적응을 위하여, 특히 발생된 파형의 정확한 형상이 목표 부위들에 배열된 열의 양에 크게 영향을 미치지 않을 때, 제어 유닛(50)은 상술된 바와 같은 단일 형상 정보가 아닌 비컨(20)으로부터 수용된 신호 시간 정보만을 사용한다. 예를 들어, 상기 제어 유닛은 적절한 시간에 형상-반전 신호들보다는 적절한 시간에제곱 펄스를 출력하기 위해 상기 변환기들을 구동하도록 적응될 수 있다.
본 발명의 적합한 실시예에 따르면, 상술된 각각의 단계는 적절하게 반복적으로 수행된다. 예를 들어, 일부 응용에 있어서, 제어 유닛(50)은 다양한 인자들, 측정들, 및 진행되는 동안의 상태들에 대해 비컨(20) 및/또는 변환기들(30)로부터 도래하는 초음파 에너지의 크기를 변화시킨다. 또한, 특히 본 실시예에 있어서, 상기 비컨은 부동 반사 비컨을 포함하며, 변환기-발생된 HIFU를 집속하기 위한 방법은 반복될 수 있다(예를 들면, 본원에 참고로 채택하고 있는 핑크 등에 의한 상술된 특허들이나, 또는 핑크에 의한 논문에 설명된 바와 같음).
본 발명은 상술된 설명 및 도면에 제한되지 않는다는 사실은 당업자라면 인식할 수 있을 것이다. 더욱 구체적으로 말하자면, 본 발명의 범위는 상술된 다양한 특징들의 조합이나 부분조합을 포함할 수 있을 뿐만 아니라, 상술된 설명을 판독함으로써 당업자에 의해 수행될 수 있는 변형 및 수정을 포함한다.
본 발명에 따르면, 신체 외부에 위치한 변환기로부터의 HIFU의 응용은, 융제 하드웨어가 카테터에 포함될 필요가 없기 때문에, 소형 카테터의 사용을 허용한다는 장점을 갖는다. 선택적으로, 본 발명의 실시예에 의해 제공된 증가된 정확성으로 인해 절차의 효율 및/또는 효과가 증가하며, HIFU 파에 의해 유발하는 비목표 주위 조직에 대한 손상을 방지한다.

Claims (67)

  1. 초음파를 사용하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치에 있어서,
    환자 신체에 있어서 심장 부위에 위치되도록 적응되는 비컨; 및
    상기 비컨으로부터 도래하는 개별 초음파 신호를 검출하도록 적응되고, 상기 비컨 신호들 중 적어도 하나의 특성에 대해 실시간 반전된 시간-반전 초음파 신호를 출력하도록 적응되며, 또한 심장 조직을 융제하기 위한 형상을 갖는 초음파 변환기 세트를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 변환기 세트는 환자 신체의 외부 표면에 제공되도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 변환기는 실시간 반전되는 시간-반전 신호 및 변환기에 의해 검출된 비컨 신호의 특성에 반응하는 형태를 형성하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 변환기는 시간-반전 신호를 출력하기 전에 시간-반전 신호를 증폭하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 비컨은 환자의 심장의 적어도 일부의 심장 지도를이용하여 심장 부위에 위치하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는 단일 초음파 변환기를 포함하며, 상기 단일 초음파 변환기는 단일 초음파 변환기에 의해 검출된 비컨 신호의 형태에 대해 실시간 반전되는 시간-반전 신호를 출력하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는 복수의 변환기들을 포함하며, 각각은 복수의 변환기에서 비컨 신호를 연속 검출하도록 반응하여 실시간 반전되는 시간-반전 신호를 출력하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 변환기는, 변환기의 위치, 비컨의 위치, 및 심장 조직의 위치에 반응하여, 각각의 시간-반전 신호의 출력의 시간 파라미터를 조절하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 신체 안으로 삽입되도록 적응되고 심장 부위로 운반되는 말단부를 갖는 카테터를 포함하며, 여기서, 상기 비컨은 카테터의 말단부 근방에 고정되도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 변환기들은 심장 조직에 있어서 하나 이상의 비-전도성 환부를 형성하도록 각각의 시간-반전된 초음파 신호들을 형성하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 심장 조직은 불필요한 전기 신호를 발생하는 조직을 포함하며, 상기 변환기들은 심장 조직에 하나 이상의 비-전도성 환부를 형성하도록 각각의 시간-반전된 초음파 신호들을 형성하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 심장 조직은 심장 조직의 외부 부위에서 초기에 발생된 불필요한 전기 신호들을 증식시키는 조직을 포함하며, 상기 변환기들은 심장 조직에 하나 이상의 비-전도성 환부들을 형성하도록 각각의 시간-반전된 초음파 신호들를 형성하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 비컨은 환자의 허파 정맥 근방에 위치하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 비컨은 허파 정맥의 구멍 근방에 위치하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 비컨은 부동 소자를 포함하며,
    상기 장치는 조사 초음파 신호로 비컨을 조사하도록 적응된, 초음파 송신기를 포함하며,
    상기 각각의 변환기는 조사 신호에 의한 조사에 반응하여 비컨으로부터 도래하는 반향 신호를 검출하고, 또한 상기 변환기에 의해 검출된 반향 신호의 특성에 대해 실시간 반전된 시간-반전 신호를 출력하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 송신기는 변환기들 중 하나를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 부동 소자는 초음파 반사기를 포함하며, 심장 부위에서의 초음파 반사도의 자연 수준보다 높은 초음파 반사도에 의해 특징지어지는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 부동 소자는 상기 소자가 송신기에 의해 조사될 때 반향 신호에서 구분 가능한 기호를 생성하는 기하학을 가지며, 상기 하나 이상의 변환기는 반향 신호에서 상기 기호를 검출하고 그에 대응하는 시간-반전된 신호를 출력하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 부동 소자는 미리 결정된 공진 주파수를 갖는 결정을 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  20. 제 15 항에 있어서, 상기 부동 소자는 조사 신호의 공지된 고조파를 반사하는 초음파 조영제를 포함하며, 상기 하나 이상의 변환기는 공지된 고조파를 검출하고 그에 대해 시간-반전된 신호를 출력하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  21. 제 1 항에 있어서, 각각의 변환기에 의해 비컨으로부터 수용된 비컨 신호들을 저장하도록 적응되고, 또한 각각의 시간-반전된 신호를 출력하도록 각각의 변환기를 구동하도록 적응되는 제어 유닛을 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 각각의 변환기는 그가 수용한 비컨 신호들을 전기 신호들로 변환하고, 상기 전기 신호들을 상기 제어 유닛으로 전송하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 각각의 변환기에 의해 수용된 비컨 신호의 대응하는 증폭보다 큰 증폭을 갖기 위해 각각의 시간-반전된 신호를 형성하도록 각각의 변환기를 구동하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  24. 제 1 항에 있어서, 상기 비컨은 에너지를 수용하기 위한 전기 회로도를 포함하며, 여기서 상기 비컨은 비컨 신호를 발생시키기 위해 수용된 에너지를 변환하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 비컨은 일반적으로 하나 이상의 무지향성 펄스들을 포함하기 위해 상기 비컨 신호를 형성하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  26. 제 24 항에 있어서, 외부 전력 회로도; 및
    상기 외부 전력 회로도를 상기 비컨에 접속하는 하나 이상의 와이어 세트를 포함하며,
    상기 외부 전력 회로도는 와이어를 통해 에너지를 상기 비컨으로 전송하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  27. 제 24 항에 있어서, 상기 회로도는 무선으로 에너지를 수용하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  28. 제 27 항에 있어서, 신체 외부에 위치되고, 에너지를 비컨으로 무선 전송하도록 적응된 전력 송신기를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 전력 송신기는 초음파 에너지를 상기 비컨으로 무선 전송하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  30. 제 28 항에 있어서, 상기 전력 송신기는 전자기 에너지를 상기 비컨으로 무선 전송하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  31. 제 1 항에 있어서, 상기 비컨은 심장 부위 근방의 복수의 위치에 연속 위치되도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 비컨은 복수의 위치에 위치되도록 적응되며, 그와 같은 위치들은 적어도 4개의 비-공면 위치를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  33. 제 31 항에 있어서, 상기 각각의 변환기는 비컨이 각각의 개별 위치에 있을 때 각각의 비컨 신호를 검출하고, 각각의 개별 위치에서 비컨으로부터 각각의 비컨 신호들에 대해 또한 심장 조직의 위치에 반응하여 시간-반전된 신호를 연속 출력하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 비컨은 비컨의 개별 위치에 대해 개별 위치 신호를발생시키도록 적응된 위치 센서를 포함하며, 각각의 변환기는 위치 신호들에 대해 시간-반전된 신호를 출력시키도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  35. 제 33 항에 있어서, 상기 하나 이상의 변환기는, 심장 조직의 위치에 반응하여 시간-반전된 신호들을 출력하도록 적응되고, 복수의 변환기에서 상기 비컨이 각각 위치될 때 비컨 신호의 순차 검출에 대해 실시간 반전되는, 복수의 초음파 변환기를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  36. 제 33 항에 있어서, 상기 각각의 변환기는 변환기의 위치와, 비컨이 각각의 위치에 있을 때 상기 비컨의 위치, 및 심장 조직의 위치에 반응하여, 시간-반전된 신호의 출력에 대한 시간 파라미터를 조절하도록 적응되는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 장치.
  37. 초음파를 사용하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법에 있어서,
    하나 이상의 검출 위치에서, 환자 신체의 심장 부위에 위치한 비컨으로부터 도래하는 각각의 비컨 신호들을 검출하는 단계와;
    각각의 시간-반전된 초음파 신호들을 얻기 위해, 시간-기초 특성에 대해 각각의 비컨 신호들을 반전시키는 단계; 및
    심장 조직을 충분히 융제하기 위한 수준에서, 각각 하나 이상의 위치에서 각각의 시간-반전된 초음파 신호들을 발생시키는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 하나 이상의 검출 위치에서 검출하는 단계는 환자 신체의 외부 표면상의 하나 이상의 위치에서 검출하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  39. 제 37 항에 있어서, 상기 각각의 비컨 신호들을 반전시키는 단계는 각각의 시간-반전 신호들을 얻기 위해 그의 시간-기초 특성 및 형상-기초 특성에 대해 각각의 비컨 신호들을 반전시키는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  40. 제 37 항에 있어서, 상기 시간-반전 신호들을 발생시키는 단계는 시간-반전 신호들을 증폭시키는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  41. 제 37 항에 있어서, 상기 각각의 비컨 신호들을 검출하는 단계는 적어도 환자 심장 위치의 심장 지도를 사용하여 심장 부위에 상기 비컨을 위치시키는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  42. 제 37 항에 있어서, 상기 하나 이상의 검출 위치에서 각각의 비컨 신호들을검출하는 단계는 단일 검출 위치에서 단일 비컨 신호를 검출하는 단계를 포함하며, 상기 각각의 비컨 신호들을 반전시키는 단계는 그의 시간-기초 특성에 대해 단일 비컨 신호를 반전시키는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  43. 제 37 항에 있어서, 상기 하나 이상의 검출 위치에서 각각의 비컨 신호들을 검출하는 단계는 복수의 개별 검출 위치들에서 복수의 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계를 포함하며, 상기 각각의 비컨 신호들을 반전시키는 단계는 복수의 개별 검출 위치들에서 복수의 개별 비컨 신호들의 순차 검출에 대해 각각의 비컨 신호들을 반전시키는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  44. 제 37 항에 있어서, 상기 각각 하나 이상의 검출 위치에서 시간-반전 신호들을 발생시키는 단계는, 개별 검출 위치의 위치, 비컨의 위치, 및 심장 조직의 위치에 반응하여, 각각 하나 이상의 검출 위치에서 시간-반전된 신호들을 발생시키는 시간 파라미터를 조절하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  45. 제 37 항에 있어서, 상기 비컨은 신체 안으로 삽입되고 상기 심장 부위로 운반되는 카테터의 말단부 근방에 고정되며, 상기 각각의 비컨 신호들을 검출하는 단계는 비컨이 상기 카테터에 고정될 때 비컨으로부터 도래하는 각각의 비컨 신호들을 검출하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  46. 제 37 항에 있어서, 상기 시간-반전된 신호들을 발생시키는 단계는 상기 심장 조직에 하나 이상의 비-전도성 환부들을 형성하기 위해 상기 시간-반전된 신호들을 형성하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  47. 제 46 항에 있어서, 심장 조직이 불필요한 전기 신호들을 발생시키는 것을 식별하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  48. 제 46 항에 있어서, 심장 조직 외측 부위에서 초기 발생되고 심장 조직을 통해 증식되는 불필요한 전기 신호들을 식별하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  49. 제 37 항에 있어서, 상기 심장 부위는 환자의 허파 정맥 근방에 위치하며, 상기 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계는 상기 비컨이 허파 정맥 근방에 있을 때 비컨으로부터 도래하는 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  50. 제 49 항에 있어서, 상기 심장 부위는 허파 정맥의 구멍 근방에 위치되며, 상기 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계는 상기 비컨이 구멍 근방에 위치할 때 비컨으로부터 도래하는 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계를 포함하는 심장 조직의융제를 수행하기 위한 방법.
  51. 제 37 항에 있어서, 상기 비컨은 부동 비컨을 포함하며,
    상기 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계는 상기 부동 비컨을 조사 초음파 신호로 조사하는 단계, 및 상기 조사에 반응하여 부동 비컨으로부터 도래하는 개별 초음파 반향 신호들을 검출하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  52. 제 51 항에 있어서, 상기 부동 비컨은 심장 부위에서의 초음파 반사도의 자연 수준보다 큰 초음파 반사도에 의해 특징지어지며, 상기 개별 반향 신호들을 검출하는 단계는 높은 초음파 반사도에 반응하여 상기 부동 비컨으로부터 도래하는 개별 반향 신호들을 검출하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  53. 제 51 항에 있어서, 상기 부동 비컨은 상기 비컨이 조사 신호로 조사될 때 상기 반향 신호들에서 구분 가능한 기호를 발생하는 기하학을 가지며, 상기 개별 방향 신호들을 검출하는 단계는 개별 반향 신호들에 있어서 기호들을 검출하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  54. 제 51 항에 있어서, 상기 부동 비컨은 미리 결정된 공진 주파수를 갖는 결정을 포함하며, 상기 부동 비컨을 조사하는 단계는 공진 주파수에서 조사 신호로 조사하는 단계를 포함하며, 상기 개별 반향 신호들을 검출하는 단계는 공진 주파수에서 조사 신호의 조사에 반응하여 부동 비컨으로부터 도래하는 개별 반향 신호들을 검출하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  55. 제 51 항에 있어서, 상기 부동 비컨은 조사 신호의 공지된 고조파를 반사하는 초음파 조영제를 포함하며, 상기 개별 반향 신호들을 검출하는 단계는 조사 신호로의 조사에 반응하여 공지된 고조파를 검출하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  56. 제 37 항에 있어서, 비컨에 의해, 개별 비컨 신호들을 발생시키도록 상기 비컨에 의해 수용된 에너지를 변환하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  57. 제 56 항에 있어서, 상기 개별 비컨 신호들은 일반적으로 하나 이상의 무지향성 펄스들에 의해 특징지어지며, 상기 수용된 에너지를 변환시키는 단계는 일반적으로 무지향성 펄스들을 발생시키도록 수용된 에너지를 변환시키는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  58. 제 56 항에 있어서, 상기 비컨에 접속된 하나 이상의 와이어 세트를 통해 에너지를 상기 비컨에 전송하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  59. 제 56 항에 있어서, 에너지를 상기 비컨에 무선으로 전송하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  60. 제 59 항에 있어서, 상기 에너지는 초음파 에너지를 포함하며, 상기 에너지를 무선 전송하는 단계는 초음파 에너지를 비컨에 무선으로 전송하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  61. 제 59 항에 있어서, 상기 에너지는 전자기 에너지를 포함하며, 상기 에너지를 무선 전송하는 단계는 전자기 에너지를 비컨으로 무선 전송하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  62. 제 37 항에 있어서, 상기 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계는 상기 비컨이 심장 부위 근방에서 복수의 개별 비컨 위치들에 순차 위치할 때 각각의 개별 비컨 신호를 검출하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  63. 제 62 항에 있어서, 상기 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계는 상기 비컨이 복수의 비컨 위치들에 순차 위치되어 비컨이 적어도 4개의 비-공면 비컨 위치를 포함할 때 상기 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  64. 제 62 항에 있어서, 상기 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계는 상기 비컨이 각각의 개별 비컨 위치에 있을 때 각각의 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계를 포함하며, 상기 시간-반전된 신호들을 발생시키는 단계는 각각의 비컨 위치에서 비컨으로부터의 개별 비컨 신호들 및 심장 조직의 위치에 반응하여 시간-반전된 신호들을 연속 발생시키는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  65. 제 64 항에 있어서, 상기 시간-반전된 신호들을 발생시키는 단계는 각각의 개별 비컨 위치에서 비컨에 의해 발생된 개별 비컨 위치 신호에 반응하여 시간-반전된 신호들을 발생시키는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  66. 제 64 항에 있어서, 상기 하나 이상의 검출 위치에서 개별 비컨 신호들을 검출하는 단계는 각각 복수의 검출 위치에서 복수의 비컨 신호들을 검출하는 단계를 포함하며, 상기 각각의 비컨 신호들을 반전시키는 단계는 심장 조직의 위치에 반응하는 각각의 비컨 신호들을, 복수의 검출 위치에서 복수의 개별 비컨 신호들의 순차 검출에 대해 반전시키는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
  67. 제 64 항에 있어서, 상기 각각의 하나 이상의 검출 위치에서 시간-반전된 신호들을 발생시키는 단계는, 각각의 개별 검출 위치의 위치, 상기 비컨이 각각의 비컨 위치에 있을 때의 비컨 위치, 및 심장 조직의 위치에 반응하여, 시간-반전된 신호 발생의 시간 파라미터를 조절하는 단계를 포함하는 심장 조직의 융제를 수행하기 위한 방법.
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