KR20040082123A - 고주파 열풍선 카테터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 고주파 열풍선 카테터는 풍선과 접촉하는 조직을 균일하게 가열할 수 있어 질환 부위에 대해 적출 또는 고체온 등의 열치료를 안전하고 적합하게 행할 수 있다.

본 발명의 고주파 열풍선 카테터는, 외축(2)과, 그 외축에 대해서 슬라이딩할 수 있도록 외축을 통과하여 연장되는 내축(3)으로 이루어진 카테터(4); 상기 외축과 내축의 각 선단부 사이에 장착되어 목표 병소와 접촉하도록 부풀려질 수 있는 팽창식 풍선(6); 상대 전극(53)과 함께 고주파 에너지를 공급하는데 사용되며, 풍선 벽 또는 풍선 내부에 연장되는 고주파 전극(8)(상기 상대 전극은 예를 들면, 풍선내, 풍선 벽, 풍선에 인접한 부위 또는 환자의 피부 등의 소정 위치에 배치됨); 고주파 전극에 전기적으로 접속되는 리드선(10); 풍선에 수용된 액체의 온도를 감지할 수 있는 온도 센서(12); 및 풍선에 수용된 액체의 온도 분포를 균일화하는 온도 분포 균일화 수단(14)을 포함한다.

Description

고주파 열풍선 카테터{RADIOFREQUENCY THERMAL BALLOON CATHETER}

본 발명은 고주파 열풍선 카테터(RTBC: Radiofrequency Thermal Balloon Catheter)에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 심혈관계 질환 치료용 고주파 열풍선 카테터에 관한 것이다.

예를 들면, 본 발명자가 획득한 일본특허등록번호 2538375, 2510428 및 2574119에는 팽창식 풍선 및 그 풍선에 배치한 전극을 사용하여, 그 전극에 고주파 에너지를 공급함으로써 치료용 풍선과 접촉하는 조직을 가열하기 하기 위한 고주파전계를 생성할 수 있는 치료 방법이 기재되어 있다. 만족스러운 치료를 위해서는 상기 풍선과 접촉하는 조직은 일정하고 균일하게 가열해야 된다. 그러나, 상기 전극을 형성하는 전극 라인은 상기 풍선에 규칙적으로 배열할 수 없다. 전극 라인이 불규칙하게 배열되는 경우, 풍선에 수용된 액체는 불규칙적으로 또는 불균일하게 가열된다. 또한 풍선에 수용된 액체의 국부적인 온도차는 대류에 의해 증가하며 풍선의 상부의 온도가 더 높아진다. 따라서, 풍선 내부의 온도 분포는 불가피하게 불규칙적 또는 불균일하게 된다. 그러므로, 풍선과 접촉하는 조직을 균일하게 가열할 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래기술의 문제를 해결하고, 질병 부위에 대한 적출(ablation) 또는 고체온(hyperthermia) 등의 열치료를 안전하고 적합하게 행하도록 풍선과 접촉하는 조직을 균일하게 가열할 수 있는 고주파 열풍선 카테터를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명에 의한 제1 실시형태의 고주파 열풍선 카테터 앞부분의 개략 사시도.

도2는 도1에 나타낸 것과 동일한 고주파 열풍선 카테터의 앞부분과 연속되는 뒷부분의 투시도식도.

도3은 심방세동을 치료하기 위한 폐동맥의 전기적 분리에 적용되는 고주파 열풍선 카테터의 작용을 설명하기 위한 개략도.

도4(a) 및 4(b)는 폐동맥에 삽입하기 위해 공기를 뺀 풍선 상태와 목표 병소와 접촉하도록 부풀려진 풍선 상태를 각각 나타내는 풍선 카테터의 개략도.

도5는 본 발명에 의한 제2 실시형태의 고주파 열풍선 카테터의 개략 사시도.

도6(a) 및 6(b)는 도5에 나타낸 고주파 열풍선 카테터의, 대퇴골 동맥에 삽입하기 위해 공기를 뺀 풍선 상태와 목표 조직 주변에 접촉하도록 부풀려진 풍선 상태를 각각 나타내는 개략도.

도7은 동맥경화 치료용 열풍선 카테터의 용도를 설명하기 위한 개략도.

도8은 본 발명에 의한 제3 실시형태의 고주파 열풍선 카테터를 나타내는 개략도.

[부호 설명]

1. 고주파 열풍선 카테터

2. 외축(outer shaft)

3. 내축(inner shaft)

4. 카테터

6. 팽창식 풍선

8. 고주파 전극

10. 리드선(lead wire)

12. 열전쌍(thermocouple)

14, 80. 교반장치

16. 가이드선

17. 폐동맥

18. 조직(tissue)

19. 심방(atrium)

20. 회전 프론트 슬리브(turning front sleeve)

21. 회전 리어 슬리브(turning rear sleeve)

23. 회전 베이스 슬리브(turning base sleeve)

25. 접촉 링

26, 36, 37. 기어

27, 28 O 링

29. 브러쉬

31, 33. 외측 나사산(thread)

35. 감속 기어

38. 모터

40. 고주파 발생기

51. 분기 파이프

53. 상대 전극(counter electrode)

60. 순환 시스템

64. 소형 노즐

81. 진동 발생기

82. 접속 파이프

83. 환상 통로(annular passage)

본 발명에 의하면, 고주파 열풍선 카테터는, 외축(outer shaft)과 외축을 따라 미끄러질 수 있도록 외축을 통과하여 연장되는 내축(inner shaft)으로 이루어진 카테터; 상기 외축과 내축의 각 선단부 사이에 장착되어 목표 병소에 접촉하도록 팽창될 수 있는 팽창식 풍선(inflatable balloon); 소정 위치에 배치된 상대 전극(counter electrode)과 함께 고주파 에너지 공급용으로 사용되고, 풍선의 벽내 또는 풍선 내부로 연장되는 고주파 전극; 고주파 전극에 전기적으로 접속되는 리드선(lead wire); 풍선에 수용된 액체의 온도를 감지할 수 있는 온도 센서; 및 풍선에 수용된 액체의 온도 분포를 균일화하는 온도 분포 균일화 수단을 포함한다.

상기 온도 분포 균일화 수단은 풍선에 수용된 액체의 온도 분포를 균일화하여 대류 등으로 인한 풍선에 수용된 액체의 불균일한 온도 분포를 방지함으로써, 풍선과 접촉하는 목표 부위를 고주파 가열에 의해 균일하게 가열할 수 있다. 풍선에 수용된 액체의 온도 분포를 균일화할 수 있기 때문에, 온도 센서에 의해 측정되는 액체의 온도를 목표 병소의 온도와 정확하게 일치시킬 수 있으므로, 목표 병소의 온도를 정확하게 제어할 수 있다.

상기 온도 분포 균일화 수단은 풍선에 수용된 액체를 교반하는 교반 수단이어도 좋다. 이 교반 수단은 액체를 교반하여 액체의 온도 분포를 균일하게 한다.

본 발명의 고주파 열풍선 카테터는, 내축의 선단부에 위치하여 카테터의 축(axis)을 회전하는 회전 프론트 슬리브(turning front sleeve); 외축의 선단부에 위치하여 카테터의 축(axis)을 회전하는 회전 리어 슬리브(turning rear sleeve); 및 고주파 에너지를 리드선에 공급할 수 있고 리드선을 회전시킬 수 있는, 리드선을 홀딩하는 회전 베이스 슬리브(turing base sleeve)를 더 포함할 수 있으며, 이 때, 상기 고주파 전극은 상기 회전 프론트 슬리브와 회전 리어 슬리브 사이에서 서로 평행하게 연장되는 복수의 전극 라인을 포함하며, 상기 교반 수단은 상기 고주파 전극, 회전 프론트 슬리브, 회전 리어 슬리브, 리드선 및 회전 베이스 슬리브를 회전시키기 위해 구동시키는 회전 구동 수단을 포함한다.

상기 교반 수단의 회전 구동 수단은 고주파 전극, 회전 프론트 슬리브, 회전리어 슬리브, 리드선 및 회전 베이스 슬리브를 회전시키기 위해 구동시켜 고주파 에너지를 공급하는 동안 고주파 전극을 회전시킨다. 따라서, 균일한 고주파 에너지를 공급할 수 있으며 상기 회전 고주파 전극의 교반 효과에 의해 액체의 온도 분포를 균일화할 수 있다.

상기 고주파 전극은 회전 프론트 슬리브와 회전 리어 슬리브에 서로 평행하게 접속된 복수의 전극 라인을 포함할 수 있다. 따라서 고주파 전극을 풍선에 쉽게 형성할 수 있으며 풍선내에 균일하게 분포시킬 수 있다.

바람직하게는, 고주파 전극을 형성하는 선형으로 연장된 전극 라인은, 외축과 내축이 서로에 대해 축방향으로 움직여 풍선을 부풀릴 때, 풍선 내면을 따라 연장되도록 아치형으로 휘어질 수 있다.

풍선에 수용된 액체는 아치형으로 휘어진 고주파 전극의 전극 라인을 회전시킴으로써 효과적으로 교반시킬 수 있으며 균일한 고주파 전계를 생성할 수 있다.

상기 리드선은 나선형으로 감겨져도 좋으며, 상기 회전 구동수단은 리드선을 회전시켜 고주파 전극을 회전시킬 수 있다.

나선형으로 감긴 리드선을 한 방향으로 회전시킬 경우, 나선형으로 감긴 리드선은 회전구동 수단이 나선형으로 감긴 리드선의 회전을 정지시킬 때 그 원래 모양으로 되돌아 가려는 그자체 복원력에 의해 반대 방향으로 회전할 수 있다.

회전 구동 수단은 반대 방향으로 교대로 회전하도록 회전 프론트 슬리브, 회전 리어 슬리브, 리드선 및 회전 베이스 슬리브를 구동시킬 수 있으며, 각각의 반대 방향으로 정해진 수만큼 동일하게 회전시킨 후에 회전 프론트 슬리브, 회전 리어 슬리브, 리드선 및 회전 베이스 슬리브의 회전 방향을 변경시킬 수 있다. 따라서, 고주파 전극은 간단하게 반대 방향으로 교대로 회전시킴으로써 풍선에 수용된 액체를 고주파 전극과 함께 교반시킬 수 있다.

상기 교반 수단은, 외축과 내축에 의해 획정되는 통로(passage)에 의하여 풍선과 연통해 있는, 외축에 접속된 접속 파이프; 및 상기 접속 파이프와 통로를 채우고 있는 액체에 진동을 인가하는 진동 발생 수단을 포함해도 좋다.

상기 진동 발생 수단은 접속 파이프와 통로를 채우고 있는 액체에 진동을 인가하며, 또한 인가된 진동은 풍선에 수용된 액체에 전파되어 풍선에 수용된 액체를 교반함으로써 그 액체의 온도 분포를 균일화 한다.

진동 발생 수단은 접속 파이프와 통로를 채우고 있는 액체에 진동을 인가하여 풍선에 수용된 액체에 와류(eddy)를 생성할 수 있다.

풍선에 수용된 액체에 생성되는 와류는 풍선에 수용된 액체의 온도 분포를 효율적으로 균일화할 수 있다.

상기 온도 분포 균일화 수단은 풍선에 수용된 액체의 온도 분포를 균일화하도록 풍선에 수용된 액체를 순환시키는 순환 수단(circulating means)이다.

풍선에 수용된 액체의 온도 분포는 상기 순환 수단에 의해 고정된 온도의 액체를 순환함으로써 균일하게 할 수 있다.

풍선 내에서 연장하는 내축 부분에는 복수의 소형 노즐을 마련할 수 있으며, 순환 수단은 액체를 소형 노즐을 통해서 분출하여 내축에 공급하고 그 분출된 액체를 외축과 내축에 의해 획정되는 통로를 통해 풍선 내부로 흡입할 수 있는 액상 공급 수단을 포함할 수 있다.

상기 액체 공급 수단은 내축의 소형 노즐을 통해 액체를 분출하고 외축과 내축에 의해 획정되는 통로를 통해 액체를 회수할 수 있다.

상기 고주파 전극은 풍선내에서 연장하는 내축 부분 둘레에 나선형으로 감겨져 있어도 좋다. 따라서, 상기 고주파 전극을 매우 효과적인 고주파 가열을 위해 풍선에 쉽게 배치할 수 있다.

상기 풍선은 항응고물 형성성(antithrombogenic), 내열성, 및 탄성 수지로 제조해도 좋다. 상기 풍선은 풍선에 요구되는 모든 특성을 흡족하게 만족한다.

상기의 소정 위치는 환자의 신체의 어떠한 위치여도 좋으며, 상기 상대 전극을 환자의 신체에 부착한다.

상기 소정 위치는 풍선의 벽 또는 내부의 위치여도 좋다.

상기 소정 위치는 풍선에 인접한 위치여도 좋다.

[바람직한 실시형태의 설명]

본 발명에 의한 제1 실시형태의 고주파 열풍선 카테터는 도1∼4를 참조하여 설명한다. 도1 및 도2에 의하면, 고주파 열풍선 카테터(1)는, 외축(2)과, 외축(2)에 대하여 슬라이딩할 수 있도록 외축내에서 연장되는 내축(3)으로 이루어진 카테터(4); 상기 외축(2)과 내축(3)의 각 단부 사이에서 확장되어 목표 병소와 접촉하도록 부풀려질 수 있는 팽창식 풍선(6); 풍선(6)내에 배치되는 고주파 전극(8); 고주파 전극(8)에 전기적으로 접속되는 리드선(10); 풍선(6)내에 배치되어 풍선(6)의온도를 감지할 수 있는 열전쌍(thermocouple)(12); 및 풍선(6)내에 수용된 용액의 온도 분포를 균일화하기 위한 교반장치(14), 즉, 온도분포 균일화 수단을 포함한다. 가이드선(16)은 카테터(4)와 실질적으로 동축으로 내축(3)을 통과하여 연장된다. 가이드선(16)은 카테터(4)의 길잡이 역할을 한다.

회전 프론트 슬리브(20)는 카테터(4)의 축(axis)을 회전시키기 위해 풍선(6)내에서 연장하는 내축(3)의 선단부에 위치한다. 회전 리어 슬리브(21)는 카테터(4)의 축을 회전하도록 외축(2)의 선단부에 위치한다. 고주파 전극(8)은 회전 프론트 슬리브(20)와 회전 리어 슬리브(21) 사이에서 서로 평행하게 연장되는 복수의 전극 라인(8a)을 포함한다. 고주파 전극(8)의 전극 라인(8a)은 풍선(6)의 공기가 빠져있는 동안 실질적으로 선형으로 연장한다. 풍선(6)이 내축(3)에 대한 외축(2)의 슬라이딩에 의해 부풀려질 때, 전극 라인(8a)은 도1에 나타낸 바와 같이 풍선(6)의 내면을 따라 연장되도록 아치형으로 휘어진다.

회전 베이스 슬리브(23)는 카테터(4)의 축을 회전하도록 외축(2)의 후단 부근 위치의 내축(3)에 위치한다. 회전 베이스 슬리브(23)의 선단부에 링(24)이 마련되고, 후단부에는 접촉 링(25)이 마련되고, 중간부에는 기어(26)가 마련된다. 팬터그래프상에 지지된 브러쉬(29)는 접촉 링(25)과 접촉되어 있다.

외측 나사산(thread)(31)은 외축(2)의 후단부에 형성된다. 너트(32)는 외측 나사산(31)과 맞물려있다. O 링(27)은 회전 베이스 슬리브(23)에 위치하여 외축(2)의 내면과 회전 베이스 슬리브(23)의 외면 사이의 틈을 액밀 방식으로(in liquid-tight fashion) 실링한다. 따라서 회전 베이스 슬리브(23)와 외축(2) 사이의 틈 및 회전 베이스 슬리브(23)와 내축 사이의 틈은 액밀 방식으로 실링된다. 내축(3)은 회전 프론트 슬리브(20), 회전 리어 슬리브(21) 및 회전 베이스 슬리브(23)를 통과하여 연장한다. 외측 나사산(33)은 회전 베이스 슬리브(23)의 후단부에 형성되고, 너트(34)는 외측 나사산(33)과 맞물려있다. O 링(28)은 회전 베이스 슬리브(23)의 후단부와 너트(34) 사이에 홀딩된다. O 링(28)은 내축(3)의 외면과 회전 베이스 슬리브(23)의 내면 사이의 틈을 액밀 방식으로 실링한다.

리드선(10)은 나선형으로 감겨있다. 리드선(10)의 한쪽 단부는 회전 리어 슬리브(21)에 접속되어 있고, 타단은 접촉 링(25)에 접속되어 있다. 접촉 링(25)과 접촉하는 브러쉬(29)는 고주파 발생기(40)에 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 발생기(40)에 의해 발생된 고주파 에너지는 리드선(10)을 통하여 고주파 전극(8)에 공급된다. 고주파 발생기는 고주파 전극(8)과 환자의 신체 표면에 부착한 상대 전극(53)(도3 참고) 사이에 13.56MHz의 고주파 전류를 인가한다. 예를 들면, 풍선의 직경이 약 2.5㎝인 경우, 100∼200W 출력의 고주파 에너지가 고주파 전극(8)에 공급된다. 고주파 전류가 고주파 전극(8)과 환자 신체의 표면에 부착한 상대 전극(53) 사이에 공급되는 경우, 풍선(6)과 접촉하는 조직(18)은 고주파 유전 가열(dielectric heating)을 수반하는 용량성(capacitive) 타입의 가열에 의해 소작된다(cauterize). 유전 가열은 각종 유전 상수에 비례하여 풍선(6) 내부의 전극(8) 주변에서 발생한다. 따라서, 풍선(6)과 접촉하는 조직(18)은, 각각 다른 유전율을 갖는 유전 멤버의 접촉부(touching part)에서 열이 발생하는 고주파 가열의 원리에 따라 소작된다.

기어(36 및 37)와 모터(38)를 갖는 감속 기어(35)는 기어(26) 가까이에 배치된다. 모터(38)의 출력 축(output shaft)의 회전은 기어(37)와 기어(36)을 통과하여 감속되어 기어(26)에 전달된다. 모터(38)는 그의 출력 축이 정해진 회전수만큼 한방향으로 회전하도록 제어해도 좋고, 그 출력 샤프트가 시계 방향으로 두바퀴, 반시계 방향으로 두바퀴씩 교대로 회전하도록 제어해도 좋다.

리드선(10)은 다소 강성 재료로 형성된다. 모터(38)가 기어(26)에 고정된 회전 베이스 슬리브(23)를 구동하는 경우, 링(24)에 접속된 리드선(10)이 회전하며, 그 결과, 회전 리어 슬리브(21), 고주파 전극(8) 및 회전 프론트 슬리브(20)가 회전한다.

모터(38)가 리드선(10)을 한 방향으로 정해진 회전수만큼 회전하도록 제어되는 경우, 리드선(10)은 리드선(10)이 나선형으로 감겨있는 방향과 반대 방향으로 회전한다. 모터(38)가 리드선(10)을 정해진 회전수만큼 회전시킨 후에 정지했을 때, 리드선(10)은 자동적으로 반대방향으로 회전하여 그 원래 모양으로 복원한다. 고주파 전극(8)은, 모터(38)의 동작과 정지를 교대로 행함으로써, 교대로 반대 방향으로 회전시킬 수 있다. 모터(38)를 그의 출력 샤프트가 시계 방향으로 두바퀴 반시계 방향으로 두바퀴씩 교대로 회전하도록 제어하는 경우, 리드선(10)은 고주파 전극(8)을 교대로 반대 방향으로 회전시킬 수 있는 일직선 모양의 탄성이 있는 물질로 형성된다.

교반 장치(14), 즉, 온도 분포 균일화 수단은 고주파 전극(8)을 회전시키기 위한 회전 프론트 슬리브(20), 회전 리어 슬리브(21), 회전 베이스 슬리브(23) 및모터(38)를 포함한다. 리드선(10)은 모터(38)의 회전 구동 운동을 고주파 전극(8)에 전달하고, 고주파 발생기(40)에 의해 발생된 고주파 에너지를 고주파 전극(8)에 전달한다. 교반 장치(14)는 풍선(6) 내부에 발생한 국부적인 온도차를 제거하는 작용을 하며 풍선(6) 내부의 액체 온도 분포를 균일하게 한다.

분기(branch) 파이프(51)는 외축(2)의 후단부에 접속된다. 분기 파이프(51)에는 공기 통기 파이프와 조영제(contrast medium) 공급 파이프가 마련된다. 분기 파이프(51)의 공기 통기 파이프는 풍선(6)의 공기를 배기하기 위해 열려있고, 조영제 공급 파이프는 풍선(6)에 공급되어 풍선(6)을 부풀리는 생리 식염수 등의 액체 공급을 위해 열려 있다.

내축(3)에는 2개의 내강(lumen)(즉, 제1 내강 및 제2 내강)이 마련된다. 제1 내강은 가이드선(16)을 연장하기 위한 공간 및 액체 통로로서 사용된다. 제2 내강은 내축의 노출된 세그먼트의 중간부에 부착된 열전쌍(12)에 의해 제공되는 신호를 전달하는 도체를 연장하기 위한 공간으로서 사용된다.

풍선(6)에 수용된 액체의 온도는 내축(3)에 부착된 열전쌍(12)으로 측정한다. 열전쌍(12)의 도체는 내축(3)의 제2 내강을 통하여 연장하여 온도계(42)에 접속된다. 온도계(42)는 풍선(6)에 수용된 액체의 온도를 가리킨다.

풍선(6)은 내열성, 탄성, 항응고물 형성성 수지로 형성된다. 부풀려진 상태에서, 풍선(6)은 도1에 나타낸 바와 같이 양파와 유사한 모양을 갖는다.

고주파 전극(8)은 복수의 전극 라인(8a)을 포함한다. 그 전극 라인(8a)의 수는 수개에서 수십개의 범위이다. 내축(3)이 외축(2)에 대하여 축방향으로 움직여 회전 프론트 슬리브(20)와 회전 리어 슬리브(21) 사이의 간격을 감소시키는 경우, 실질적으로 선형 전극 라인(8a)은 아치형으로 휘어져서, 고주파 전극(8)이 일반적으로 바스켓이나 양파와 유사한 모양으로 될 수 있다. 전극 라인(8a)이 형상 기억합금(shape memory alloy)으로 형성되는 경우, 전극 라인(8a)은 실질적으로 선형과 아치형 사이에서 그들의 형상을 정확하게 변경할 수 있다. 전극 라인(8a)의 선단부과 후단부는 수지로 코팅하여 전극 라인(8a)의 선단부와 후단부의 과도한 고주파 가열을 방지한다.

고주파 발생기(40)는 13.56MHz와 같은 메가헤르츠 급의 고주파 전력을 고주파 전극(8)에 공급한다. 따라서, 도3에 나타낸 바와 같이 고주파 전극(8)과 환자의 등 표면에 부착된 상대 전극(53) 사이의 환자의 신체 부위에서의 용량성 고주파 가열에 의해 열이 발생한다.

고주파 전극(8)은 나선형 리드선(10)에 의해 회전 베이스 슬리브(23)의 접촉 링(25)에 접속되어 있다. 팬터그래프에 지지되고 고주파 발생기(40)에 접속되어 있는 브러쉬(29)는 접촉 링(25)과 접촉하여, 고주파 에너지를 고주파 전극(8)에 공급한다. 고주파 전극(8)은 고주파 전극(8) 주변에 더 균일한 고주파 전계를 생성하기 위해서 회전된다.

감속 기어(35)는 입력 속도, 즉, 모터(38)의 출력 축의 회전 속도를 더 낮은 출력 속도로 감소시킨다. 모터(38)의 회전력은 감속 기어(35), 기어(26)을 거쳐서 회전 베이스 슬리브(23)에 전달된다. 회전 베이스 슬리브(23)의 회전은 리드선(10)에 의해 회전 리어 슬리브(21)에 전달되어 풍선(6)의 전극 라인(8a)를회전시킨다. 따라서, 부풀려진 풍선(6)을 채우고 있는 액체가 전극 라인(8a)에 의해 교반되어 대류로 인한 불균일한 온도 분포를 방지하고 풍선(6)을 채우고 있는 액체의 온도 분포를 균일화 한다. 따라서, 풍선(6) 중심부의 액체의 온도, 풍선(6) 벽 부근의 액체의 온도, 및 풍선(6)과 접촉하고 있는 조직(18)의 온도가 동일하게 된다. 그러므로, 열전쌍(12)에 의해 측정되어 온도계(42)에 표시되는 풍선(6)의 중심부의 액체 온도는 정확하게 풍선(6)과 접촉하고 있는 조직(18)의 온도임을 나타낸다.

상기 액체의 온도는 고주파 에너지가 고주파 전극(8)에 공급되는 동안 내축(3)의 노출된 시그먼트의 중간부에 배치된 열전쌍(12)으로 측정하고, 고주파 발생기(40)의 출력은 풍선(6)을 채우고 있는 액체가 최적 온도로 가열되도록 피드백 제어 모드로 제어한다. 따라서, 풍선(6)과 접촉하는 조직(18)을 최적 온도로 가열할 수 있다.

회전 바스켓형 고주파 전극(8)은 좀더 균일한 고주파 전계를 생성하며, 풍선(6)을 채우고 있는 액체를 교반한다. 따라서, 액체의 온도 분포가 균일화되어 풍선(6)과 접촉하는 조직(18)을 정확하게 원하는 온도로 가열할 수 있다.

하기에, 심방세동을 치료하기 위한 폐동맥의 전기적 분리에 적용되는 고주파 열풍선 카테터(1)의 작용을 설명한다.

도3은 폐동맥(17)의 개구(ostium)(17a) 부근의 심방(19)의 조직(18)을 소작시키는 작용을 설명하는 개략도이다. 외축(2)의 분기 파이프(51)를 통하여 풍선(6)으로 생리 식염액을 공급하고 풍선(6)으로부터 그 생리 식염액을 빨아내는사이클을 수회 반복하여 풍선(6)의 공기를 정화(purge)한다. 도4(a)에 나타내는 바와 같이, 고주파 열풍선 카테터(1)를 폐동맥(17)에 삽입하기 전에, 회전 프론트 슬리브(20)와 회전 리어 슬리브(21) 사이의 거리가 한계점까지 증가되어 고주파 전극(8)의 전극 라인(8a)이 실질적으로 선형으로 연장되도록, 풍선(6)의 공기를 빼고 내축(3)이 외축(2)으로부터 완전히 돌출되게 한다. 이 상태에서, 풍선(6)의 직경은 최소한으로 감소된다. 그 다음, 풍선(6)을 폐동맥(17)에 삽입한다. 고주파 열풍선 카테터(1)는 목표 조직(18) 가까이에 풍선(6)이 위치하도록 작동된다. 그 후, 도4(b)에 나타낸 바와 같이, 내축(3)을 뒤로 당겨, 분기 파이프(51)를 통하여 조영제와 생리 식염액을 풍선(6)에 공급하여 풍선을 부풀린다. 회전 프론트 슬리브(20)가 회전 리어 슬리브(21) 쪽으로 움직이기 때문에, 전극 라인(8a)는 아치형으로 휘어진다. 따라서, 고주파 전극(8)은 풍선(6) 내에서 바스켓 형상으로 팽창된다. 상기 고주파 열풍선 카테터(1)는 풍선(6)이 목표 조직(18)과 접촉하도록 면밀하게 작동한다.

그 다음, 모터(38)가 감속 기어(35)를 통하여 회전하는 회전 베이스 슬리브(23)를 구동시키기 시작한다. 회전 베이스 슬리브(23)의 회전 운동은 카테터(4)를 통과하여 연장된 나선형 리드선(10)에 의해 회전 리어 슬리브(21)에 전달된다. 그 결과, 풍선(6)내에서 바스켓 형상으로 팽창된 고주파 전극(8)은 회전하여 풍선(6)을 채우고 있는 액체를 교반시킨다.

이어서, 고주파 발생기(40)는, 예를 들면 13.56MHz의 고주파 전류를, 환자의 등에 부착된 상대 전극(25)과, 고주파 열풍선 카테터(1)의 바스켓 형상으로 팽창된고주파 전극(8)에 접속된 접촉 링(25) 사이에 인가한다. 고주파 전류는 접촉 링(25)과 접촉하는 브러쉬(29)를 통하여 흐른다. 그 결과, 풍선(6)과 풍선(6)과 접촉하는 조직(18)은 고주파 유전 가열을 수반하는 고주파 용량성 타입의 가열에 의해 가열된다. 풍선(6)에 수용된 액체를 교반시키지 않는 경우 대류로 인해 풍선(6)의 상부 온도가 풍선(6)의 하부 온도보다 더 높을 지라도, 풍선(6)에 수용된 액체의 온도 분포는 액체가 바스켓 형상으로 팽창된 회전 고주파 전극(8)에 의해 교반하기 때문에 균일하다. 조직(18)은, 풍선(6)에 고주파 전극(8)이 잘못 정렬되어 고정된 경우에, 불균일하게 가열된다. 고주파 전극(8)의 회전으로 인해, 균일한 고주파 전계가 고주파 전극(8) 주변에 생성되고, 풍선(6)과 조직(18)은 고주파 가열에 의해 균일하게 가열된다.

전극 라인(8a)이 모여있는 부근의 회전 슬리브(20 및 21) 근처의 풍선(6) 부위는 과열되는 경향이 있다. 이러한 과열은 회전 슬리브(20 및 21)를 수지 또는 세라믹재 등의 유전율이 적은 물질로 형성하고, 전극 라인(8a) 부위를 수지로 코팅하고, 및/또는 내축(3)을 통과하여 냉수를 순환시킴으로써 극복할 수 있다.

따라서, 폐동맥(17) 부근의 심방의 환상(annular) 부의 조직(18)을 소작시킴으로써, 폐동맥(17)을 전기적으로 분리시켜, 환자의 심방세동을 안전하게 치료할 수 있다.

다음에, 본 발명에 의한 제2 실시형태의 고주파 열풍선 카테터(1)를 설명한다. 고주파 열풍선 카테터(1)는 풍선(6)에 수용된 액체를 순환시켜 액체의 온도 분포를 균일화 하는 순환 시스템을 포함한다. 풍선(6)내에서 연장하는 내축(3) 부분에는 복수의 소형 노즐(64)이 마련된다. 순환 시스템(60)은, 내축(3)에 공급되는 액체를 예를 들면 37℃로 유지시키는 온도 제어기(66)와, 온도 제어기(66)에 의해 정해진 온도로 제어된 액체를 내축(3)에 공급하고, 또한 소형 노즐(64)을 통하여 분출된 액체를 내축(3)과 외축(2) 사이의 환형 스페이스를 거쳐서 풍선(6)으로 흡입할 수 있는 액체 공급 장치(62)를 포함한다. 풍선(6)은, 부풀려졌을 때, 타원형이 된다. 고주파 전극(8)은 풍선에서 연장하는 내축(3) 부분 둘레에 나선형으로 감긴다. 고주파 전극(8)은 리드선(10)에 의해 고주파 발생기(40)에 접속된다. 풍선(6)에 수용된 액체의 온도는 열전쌍(12)으로 측정하여 제1 실시형태에 기재한 방식과 유사한 방식으로 탐지(monitor)하며, 또한 고주파 전극(8)에 공급되는 고주파 에너지는 측정되는 온도에 따라서 제어된다.

도5에 나타낸 바와 같이, 온도 제어기(66)에 의해, 예를 들면, 37℃로 제어되는 순환 액체(70)는 풍선(6)에서 연장하는 내축(3) 부분을 통과하여 흐르는 동안 44℃로 가열되어 소형 노즐(64)을 통하여 풍선(6)으로 분출된다. 풍선(6)으로 분출된 순환 액체(70)의 온도는 43.5℃까지 떨어지고 순환 액체(70)가 외축(2)의 선단에 도달하면 43℃까지 더 떨어진다. 그러므로 순환 액체(70)는 순환 시스템(60)에 의해 순환하여 풍선(6)에 수용된 액체를 약 43.5℃로 균일하게 유지시킨다.

도7에 나타낸 바와 같은 동맥경화(arteriosclerotic) 부위의 의약적 치료에 적용되는 도5에 나타낸 고주파 열풍선 카테터(1)에 대해 설명한다.

고주파 열풍선 카테터(1)의 풍선(6)의 공기를 뺀 다음, 그 고주파 열풍선 카테터(1)를 도6(a)에 나타낸 바와 같이 경동맥(carotid artery)의 질환부위(68)에대퇴골 동맥을 거쳐서 삽입한다. 그 후, 조영제 및 생리 tlr염액을 외축(2)에 부착된 분기 파이프(51)를 통하여 풍선(6)내로 공급한다. 그 결과, 풍선(6)이 질환 부위(68)의 협착부위를 팽창시키도록 부풀려진다. 이러한 상태에서, 13.56MHz의 고주파 전압을, 고주파 전극(8)과 환자의 등에 부착된 상대 전극(53)에 걸쳐 인가하기 시작한다.

순환 시스템(60)은 예를 들면 37℃의 순환 액체(70)를 가압하여 내축(3)의 내강으로 공급한다. 고주파 가열에 의해 가열된 순환 액체(70)는 소형 노즐(64)을 통하여 풍선에(6) 분출된다. 순환 액체(70)는 풍선(6)을 순환하여 흘러서, 풍선(6)내의 온도 분포를 균일화한 다음, 외축(2)의 내강을 거쳐서 배출된다. 풍선(6)을 20분 이상 43.5℃로 유지하면, 경동맥의 죽상동맥경화(atherosclerotic) 병소 부위(68)의 성장성 민무늬근육 세포나 염증 세포가 고사(apotosis)하여 경동맥의 죽상동맥경화 병소 부위(68)는 안정화된다. 그 다음, 풍선(6)의 공기를 뺀 뒤 고주파 열풍선 카테터(1)를 대퇴골 동맥으로부터 적출한다.

고주파 열풍선 카테터(1)는 질환 부위(68)의 조직을 최적 온도로 균일하게 가열할 수 있다. 따라서, 경동맥의 죽상동맥경화 병소 부위(68)는, 경동맥의 죽상동맥경화 병소 부위(68)를 20분 이상 43.5℃로 가열하여, 내피 등의 정상 조직에는 영향을 미치지 않고 염증 세포나 성장성 민무늬근 세포 대식세포, 즉, 불안정한 요소들을 고사시킴으로써, 안정시킬 수 있다.

고주파 열풍선 카테터(1)는 암의 고체온치료에 적용할 수 있다. 암세포는 43.5℃에서 20분 이상 가열함으로써 제어 또는 제거할 수 있다.

본 발명에 의한 제3 실시형태의 고주파 열풍선 카테터(1)를 나타내는 도8에 의하면, 고주파 열풍선 카테터(1)는 풍선(6)과 풍선(6)에 수용된 액체를 교반하여 액체의 온도 분포를 균일화하는 교반 장치(80)를 포함한다.

교반 장치(80)는 외축(2)과 외축(2)을 통과하여 연장되는 내축(3)에 의해 획정되는 환형 통로(83)로 열리는, 외축(2)에 접속된 접속 파이프(82)를 포함하고, 또한 상기 환형 통로(83)를 채우고 있는 액체에 진동을 인가하는, 진동발생 다이어프램형 펌프 등의 진동 발생기(81)를 포함한다. 접속 파이프(82)는 환형 통로(83)를 거쳐서 풍선(6)에 연통해 있다. 진동 발생기(81)에 의해 발생되는 예를 들면 약 1Hz의 진동(86)은 접속 파이프(82)와 환상 통로(83)를 채우고 있는 액체를 통해서 전파된다. 따라서, 진동되는 액체와 중력 간의 상호작용으로 인해 풍선(6)에 수용된 액체에 와류(85)가 생성된다. 와류(85)는 정해지지 않은 방향으로 진행하여 액체를 교반시켜, 풍선(6)에 수용된 액체의 온도 분포를 균일화시킨다. 따라서, 조직(68)에 형성된 죽종(atheroma)을 최적 온도로 균일하게 가열할 수 있다.

도5에 나타낸 고주파 전극(8)과 유사하게 내축(3) 주변에 나선형으로 감겨있는 고주파 전극(8)이 고주파 가열용으로 사용된다.

풍선(6)을 적합한 탄성 재료로 형성하는 경우, 진동 발생기(81)에 의해 발생한 진동(86)에 의해 풍선(6)에 수용된 액체에서 충분한 와류를 생성할 수 있다.

본 발명의 어느 정도의 상세한 사항을 그 바람직한 실시 형태에 기재하였으나, 그 안에서 많은 변경과 다양화가 가능함은 명백하다.

예를 들면, 바람직한 실시형태에서, 상대 전극(53)은 환자의 신체 표면에 부착되어 있다. 그러나, 상대 전극(53)이 배치되는 위치는 환자의 신체 표면에 제한되지는 않는다. 상대 전극(53)은 풍선 벽이나 풍선 내부의 어느 위치에 배치해도 좋고, 또는 풍선에 인접한 부위에 배치해도 좋다.

상술한 설명에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 고주파 열풍선 카테터(1)는 고주파 가열에 의해 풍선과 접촉하는 조직을 최적 온도로 균일하게 가열할 수 있고, 혈전 형성이나 조직의 탄화(charring)에 기인한 궤양 발생 없이 조직 깊숙이 관통하는(penetrating) 3차원 괴사층을 안전하게 형성할 수 있다. 따라서, 폐동맥의 분리를 통해 폐동맥과 그 개구에서의 기외수축(extrasystole)에 의해 야기되는 심방세동 등의 부정맥(arrhythmias)을 안전하고 정확하게 치료할 수 있다.

상기 조직은 최적 온도로 균일하게 가열할 수 있기 때문에, 동맥경화 부위는, 불안정성 인자인 염증 세포나 성장성 민무늬근육 세포가 내피 등의 정상 조직에는 영향없이 고사되도록 그 동맥경화 부위를 정해진 온도로 가열함으로써, 안정화시킬 수 있다.

Claims (16)

1. 외축과, 그 외축에 대해서 슬라이딩할 수 있도록 외축을 통과하여 연장되는 내축으로 이루어진 카테터;

   상기 외축과 내축의 각 선단부 사이에 장착되어 목표 병소와 접촉하도록 부풀려질 수 있는 팽창식 풍선;

   소정 위치에 배치되는 상대 전극과 함께 고주파 에너지를 공급하는데 사용되며, 풍선 벽 또는 풍선 내부에 연장되는 고주파 전극;

   고주파 전극에 전기적으로 접속되는 리드선;

   풍선에 수용된 액체의 온도를 감지할 수 있는 온도 센서; 및

   풍선에 수용된 액체의 온도 분포를 균일화하는 온도 분포 균일화 수단

   을 포함하는 고주파 열풍선 카테터.
2. 제1항에 있어서,

   온도 분포 균일화 수단이 풍선에 수용된 액체를 교반시키는 교반 수단인 고주파 열풍선 카테터.
3. 제2항에 있어서,

   카테터의 축(axis)을 회전하도록 내축 선단부에 배치한 회전 프론트 슬리브;

   카테터의 축을 회전하도록 외축 선단부에 배치한 회전 리어 슬리브;

   고주파 에너지를 리드선에 공급할 수 있고 리드선을 회전시킬 수 있도록 리드선을 홀딩하고 있는 회전 베이스 슬리브를 더 포함하는 열풍선 카테터로서,

   상기 고주파 전극이, 회전 프론트 슬리브와 회전 리어 슬리브 사이에 서로 평행하게 연장되는 복수의 전극 라인을 포함하고, 또한

   상기 교반 수단이 고주파 전극, 회전 프론트 슬리브, 회전 리어 슬리브, 리드선 및 회전 베이스 슬리브를, 회전시키기 위해 구동시키는 회전 구동 수단을 포함하는 고주파 열풍선 카테터.
4. 제3항에 있어서,

   상기 고주파 전극이 회전 프론트 슬리브와 회전 리어 슬리브에 서로 평행하게 접속된 복수의 전극 라인을 포함하는 고주파 열풍선 카테터.
5. 제4항에 있어서,

   상기 고주파 전극을 형성하는 선형으로 연장된 전극 라인은, 외축과 내축이 서로에 대해 축 방향으로 움직일 때 풍선의 내면을 따라 연장하여 풍선을 부풀릴 수 있도록 아치형으로 휘어질 수 있는 고주파 열풍선 카테터.
6. 제3항에 있어서,

   리드선은 나선형으로 감겨있고, 회전 구동 수단은 그 리드선을 회전시켜 고주파 전극을 회전시키는 고주파 열풍선 카테터.
7. 제3항에 있어서,

   상기 회전 구동 수단은 회전 프론트 슬리브, 회전 리어 슬리브, 리드선 및 회전 베이스 슬리브를 반대 방향으로 교대로 회전하도록 구동시키며, 또한 회전 프론트 슬리브, 회전 리어 슬리브, 리드선 및 회전 베이스 슬리브를 각각 반대 방향으로 정해진 수만큼 회전시킨 후에 회전 방향을 변경시키는 고주파 열풍선 카테터.
8. 제2항에 있어서,

   상기 교반 수단은

   외축과 내축에 의해 획정되는 통로를 거쳐서 풍선과 연통해 있는, 외축에 접속된 접속 파이프; 및

   상기 접속 파이프와 통로를 채우고 있는 액체에 진동을 인가하는 진동 발생 수단을 포함하는 고주파 열풍선 카테터.
9. 제8항에 있어서,

   상기 진동 발생 수단이 진동을 접속 파이프와 통로를 채우고 있는 액체에 인가하여 풍선에 수용된 액체에 와류를 생성시키는 고주파 열풍선 카테터.
10. 제1항에 있어서,

    상기 온도 분포 균일화 수단이, 풍선에 수용된 액체의 온도 분포를 균일화하기 위해 풍선내의 액체를 순환시키는 순환 수단인 고주파 열풍선 카테터.
11. 제10항에 있어서,

    풍선에서 연장하는 내축 부분에 복수의 소형 노즐이 마련되고,

    상기 순환 수단이 액체를 소형 노즐을 통해 분출하여 내축에 공급하고 그 분출된 액체를 내축과 외축에 의해 획정되는 통로를 통해 풍선으로 흡입할 수 있는 고주파 열풍선 카테터.
12. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    고주파 전극이, 풍선 내부에서, 내축 부분 주위에 나선형으로 감겨있는 고주파 열풍선 카테터.
13. 제1항에 있어서,

    풍선이 항응고물 형성성, 내열성, 및 탄성 수지로 형성되는 고주파 열풍선 카테터.
14. 제1항에 있어서,

    상기 소정 위치는 환자 신체상의 위치이고, 상기 상대 전극은 환자의 신체에 부착되는 고주파 열풍선 카테터.
15. 제1항에 있어서,

    상기 소정 위치는 풍선의 벽 또는 풍선 내부인 고주파 열풍선 카테터.
16. 제1항에 있어서,

    상기 소정 위치는 풍선에 인접한 위치인 고주파 열풍선 카테터.