KR20080110986A - 전기천공을 사용한 심방세동 치료 시스템 및 방법 - Google Patents

전기천공을 사용한 심방세동 치료 시스템 및 방법 Download PDF

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보러스 루빈스키
폴 미커스
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앤지오다이나믹스, 인크
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Abstract

본 발명은 전기천공을 사용하여 심방세동을 치료하기 위한 개선된 시스템 및 방법을 제공한다. 상기 시스템은 조직 내에 전층 변형부를 생성한다. 적어도, 환자 심장의 심장외막 조직 부위 또는 그 부근에 도입되도록 구성되는 제1 및 제2 조직 침투 단극 전극이 제공된다. 전압 펄스 발생기가 상기 제1 및 제2 단극 전극에 결합된다. 상기 전압 펄스 발생기는 전층 변형부를 생성하기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 상기 제1 및 제2 단극 전극 사이에 인가한다.
전기천공, 심방세동, 전층 변형부, 단극 전극, 전압 펄스 발생기

Description

전기천공을 사용한 심방세동 치료 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHODS FOR TREATING ATRIAL FIBRILLATION USING ELECTROPORATION}
본 발명은 대체로 심방세동 치료 시스템 및 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로, 전기천공을 사용한 심방세동 치료 시스템 및 방법에 관한 것이다.
심방세동은 단독적으로 발생할 수 있지만, 이 부정맥은 종종 울혈성 심부전증(congestive heart failure), 고혈압성 심혈관계 질환, 심근경색증, 심장 류마티즘 및 중풍(stroke)과 같은 여러 심혈관계의 이상과 결합한다. 결과적으로는 구별 없이 (1)불규칙한 심실 리듬 징후 및 심박수(ventricular rate) 증가를 포함하는 심실 응답의 변화, (2)방실 동시성(atroventricular synchrony)의 상실, 심실 충만 시간의 감소 및 발생 가능한 방실판막 역류로부터 초래되는 해로운 혈역학적 결과; 그리고 (3)좌심방 내 수축 효율의 저하 및 혈액 정체로 인한 혈전색전증 발병 가능성의 증가라는 세 가지의 개별적인 해로운 후유증이 발생한다.
심방 부정맥은 몇몇의 방법을 사용하여 치료할 수 있다. 예를 들어, 심방세동의 약물 치료는 초기의 바람직한 접근법으로서, 첫째로 정상 동성 리듬(normal sinus rhythm)을 유지하거나, 둘째로 심실 응답 속도를 감소시키기 위한 것이다. 이와 같은 약물은 심방세동을 동성 리듬으로 전환시켜 심방이(atrial appendages) 에 혈전이 쌓이는 위험을 감소시킬 수 있으나, 이 종류의 치료가 항상 효율적인 것은 아니다. 만성 심방세동 환자들 및 심박수 조절만 받는 환자들은 불규칙적 심장 박동, 정상적이고 순차적인 방실 수축의 결여로 인한 손상된 혈역학적 효과를 지속적으로 경험하며, 혈전색전증에 걸릴 현저한 위험에 지속적으로 노출된다.
다른 종류의 치료들은 정상 동성 리듬을 회복시키는 화학적 심장 박동 회복술(chemical cardioversion), 전기적 심장 박동 회복술 및 맵핑(mapping)으로 결정 및 선택된 부위에 대한 고주파 카테터 절제술(RF catheter ablation)을 포함한다. 근래에는 좌심방 분리술식(left atrial isolation), His 속(His bundle)의 경정맥 카테터 절제술(transvenous catheter ablation) 또는 냉동수술절제술(cryosurgical ablation) 및 코리도르 시술(Corridor procedure)를 포함하는 심방세동을 위한 다른 외과적 시술가 개발되었으며, 이들은 불규칙적 심실 리듬을 효과적으로 제거하였다. 그러나 이와 같은 시술들의 대부분은 심방이의 세동을 지속하도록 허용하였기 때문에, 정상적 심장 혈역학을 회복하거나 환자의 혈전색소증에 대한 취약함을 완화시키는 것에 실패하였다. 이에 따라, 의학적으로 다루기 힘든 심방세동을 치료하기 위한 더 효과적인 외과적 시술이 요구되어 왔다.
심방의 전기 생리학적 맵핑(electrophysiologic mapping) 및 마크로리엔트란트 써킷(macroreentrant circuits)의 식별을 기반으로, 심방 내에 전기적 메이즈(maze)를 효과적으로 생성하고(즉, 메이즈(MAZE) 시술) 심방의 세동을 방지하는 외과적 접근법이 개발되었다. 간단하게, 통상 메이즈 III(MAZE III) 시술로 지칭되는 상기 시술에서는 전략적인 심방 절개로써 심방 리앤트리(reentry)를 방지하고 동성 자극(sinus impulses)이 심방 심근 전체를 활성화시키도록 허용하고, 그것에 의해 수술 후에 심방 전달 기능이 보존된다. 심방세동은 심방의 어느 위치에서도 발생할 수 있고 아주 잠깐 동안 존재하는 복수의 마크로리엔트란트 써킷의 존재를 특징으로 하므로, 잠재적인 심방의 마크로리엔트란트 써킷 경로 모두를 빈틈없이 가로막아야 한다. 이와 같은 써킷들은 수술 중의 맵핑으로 환자들에게서 실험적으로 그리고 임상적으로 흔히 식별되어 왔다.
일반적으로 이 시술은 양쪽 심방이의 절제 및 폐정맥의 전기적 분리를 포함한다. 나아가, 전략적으로 위치된 심방 절개부는 가장 흔한 리앤트란트 써킷(reentrant circuit)의 전도 루트를 가로막을 뿐만 아니라, 상기 동성 자극을 특정 루트를 따라서 동방결절로부터 방실결절로 안내한다. 본질적으로, 심방이들 및 폐정맥을 제외한 심방 심근 전체는 동방결절에서 방실결절 사이의 주요 전도 루트에 복수의 막다른 길을 제공하는 것에 의해 전기적으로 활성화된다. 따라서, 수술 후에 심방 전달 기능이 보존되며, 이는 후술하는 논문의 시리즈에서 설명된다(심방세동의 외과적 치료(The Surgical Treatment of Atrial Fibrillation) (1-4부), 101 THORAC CARDIOVASC SURG., 402-426, 569-592 (1991년)에 게재된 콕스(Cox), 슈쓸러(Schuessler), 보이노(Boineau), 카나반(Canavan), 케인(Cain), 린제이(Lindsay), 스톤(Stone), 스미스(Smith), 코르(Corr), 창(Chang), 및 다고스티노 주니어(D'Agostino, Jr.) 작성의 논문).
메이즈 III 시술이 의학적으로 다루기 힘든 심방세동 및 관련된 해로운 후유증을 의학적으로 제거하는데 효과적임이 증명되었지만, 이 외과적 시술은 심장의 내부 방을 실질적으로 절개하게 되므로 환자에게 외상성(traumatic)이다. 게다가, 현재의 기술로는 이들 시술의 다수가 큰 개흉술(gross thoracotomy)을 요구하며, 상기 개흉술은 환자의 흉강(thoracic cavity)으로의 접근을 위해 보통은 정중흉골절개(median sternotomy)의 형태를 갖는다. 톱 또는 다른 절단 기구를 사용하여 흉골을 세로 방향으로 절단하여, 흉곽의 전방 또는 복측 부분의 대향하는 두 개의 절반들이 펼쳐질 수 있게 한다. 따라서, 상기 흉강에 큰 개구부가 생성되어, 이를 통해 수술팀이 메이즈 III(MAZE III) 시술을 위해 바로 심장을 보고 수술할 수 있다. 나아가, 이러한 큰 개구부는 외과의사가 흉강의 내부에서 심장 외부와 아주 근접하게 손을 위치시킬 수 있게 하기 때문에, 수술 도구를 조작하고/조작하거나 절제된 심장 조직을 제거할 수 있게 한다. 이후, 환자는 산소가 공급된 혈액의 주연 순환을 유지하기 위해 심폐바이패스(cardiopulmonary bypass) 하에 놓이게 된다.
메이즈 III(MAZE III) 시술 그 자체가 환자에게 외상성일뿐만 아니라, 종래의 개흉술로 인한 수술 후의 고통 및 과도한 회복 시간은 실질적으로 정신적 외상을 증가시키고 입원 기간을 연장시킨다. 게다가, 이와 같은 침습성 개흉 시술은 흉골 절개의 합병증의 위험과 관련된 고통을 상당히 증가시킨다. 흉부 외과적 수술은 많은 환자들에게 유익한 결과를 제공하나, 이와 같은 외과적 수술에 의해 이익을 얻을 수 있는 다수의 다른 사람들은 현재의 기술로 인한 상기의 정신적 외상 및 위험성을 감당할 수 없거나, 감당하지 않으려고 한다.
따라서, 심방세동을 치료하기 위한 개선된 시스템 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 하나의 목적이다.
본 발명의 또다른 목적은 전기천공을 사용한 심방세동 치료 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 이와 같은 목적 및 다른 목적은 조직 내에 전층 변형부(transmural lesions)를 생성시키는 시스템을 통해 달성된다. 적어도 제1 및 제2 조직 침투 단극 전극이 환자 심장의 심장외막 조직 부위 또는 그 부근에 도입되도록 구성되어 제공된다. 전압 펄스 발생기가 상기 제1 및 제2 단극 전극에 결합된다. 상기 전압 펄스 발생기는 전층 변형부를 생성하기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 상기 제1 및 제2 단극 전극 사이에 인가한다.
본 발명의 다른 실시예에서는 심방세동을 치료하기 위한 시스템이 제공된다. 적어도 제1 및 제2 단극 전극이 환자 심장의 심장외막 조직 부위 또는 그 부근에 도입되게 구성되도록 제공된다. 전압 펄스 발생기가 상기 제1 및 제2 단극 전극에 결합된다. 상기 전압 펄스 발생기는 심장외막 조직 부위 세포를 괴사시키기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 상기 제1 및 제2 단극 전극 사이에 인가하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템이 제공된다. 양극 전극이 포함되고 환자 심장의 심장외막 조직 부위 또는 그 부근에 도입되도록 구성된다. 전압 펄스 발생기가 상기 제1 및 제2 전극에 결합된다. 상기 전압 펄스 발생기는 심장외막 조직 부위 세포를 괴사시키기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 상기 양극 전극에 인가하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템이 제공된다. 양극 전극이 환자 심장의 심장외막 조직 부위 또는 그 부근에 도입되도록 구성된다. 전압 펄스 발생기가 상기 양극 전극에 결합된다. 상기 전압 펄스 발생기는 심장외막 조직 부위 세포를 괴사시키기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 상기 양극 전극 사이에 인가하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템이 제공된다. 카테터 장치는 팽창 가능한 풍선에 위치한 제1 및 제2 단극 전극을 적어도 포함한다. 상기 풍선은 환자 심장의 심장외막 조직 부위에 위치하고 확장할 수 있는 크기를 갖는다. 전압 펄스 발생기가 상기 제1 및 제2 단극 전극에 결합된다. 상기 전압 펄스 발생기는 심장외막 조직 부위 세포를 괴사시키기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 상기 양극 전극 사이에 인가하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템이 제공된다. 카테터 장치는 팽창 가능한 풍선에 위치한 제1 양극 전극을 적어도 포함한다. 상기 풍선은 환자 심장의 심장외막 조직 부위에 위치하고 확장할 수 있는 크기를 갖는다. 전압 펄스 발생기가 적어도 상기 제1 양극 전극에 결합된다. 상기 전압 펄스 발생기는 심장외막 조직 부위 세포를 괴사시키기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 상기 양극 전극에 인가하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 심장외막 조직을 절제하기 위한 방법이 제공된다. 전기천공 장치에는 적어도 제1 및 제2 단극 전극이 제공된다. 상기 제1 및 제2 단극 전극은 환자 심장의 심장외막 조직 부위에 위치한다. 상기 심장외막 조직 부위 세포를 괴사시키기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스가 상기 양극 전극에 인가된다.
도1은 본 발명의 원칙에 따라서 형성된, 의학적으로 다루기 힘든 심방세동 치료를 위한 시스템 및 시술이 통합된 인간 심장의 상좌측 후방 사시도이다.
도2는 본 발명의 시스템 및 방법이 통합된 인간 심장의 우측 전측면(antero-lateral) 사시도이다.
도3a 및 도3b는 본 발명의 시스템 및 방법을 사용하여 심방 내에 소정의 전도 경로를 생성하기 위한 전층 냉동 변형부(transmural cryolesions)의 패턴을 도시한 심장의 심방 부분의 개략도들이다.
도4는 본 발명의 전기천공 시스템의 일 실시예를 도시한 개략도이다.
도5는 도4의 시스템과 함께 전기천공에 사용될 수 있는 세 개의 단극 전극을 갖는 본 발명의 일 실시예를 도시한다.
도6은 도4의 시스템과 함께 전기천공에 사용될 수 있는 템플레이트(template)에 결합된 전극의 에레이를 갖는 본 발명의 일 실시예를 도시한다.
도7은 도4의 시스템과 함께 전기천공에 사용될 수 있는 단일의 양극 전극을 갖는 본 발명의 일 실시예를 도시한다.
도8은 카테터와 확장 가능한 풍선을 사용하는 본 발명의 일 실시예의 사시도이다.
도9는 본 발명에 따른 시스템 및 방법의 일 실시예의 사용을 보여주는 환자의 상부 사시도이다.
도10은 환자의 가슴에 따라 취한 본 발명의 시스템의 일 실시예와 환자의 횡단면도이며, 우측 및 좌측의 늑간 경피 침투부의 상대적인 위치를 도시한다.
도1 내지 도3b를 참조하면, 인간 심장(H)이 도시된다. 상기 심장(H)은 본 발명의 선택된 실시예들에 따라서 형성된 복수의 전층 변형부를 우심방(RA) 및 좌심방(LA) 도처에 갖는다. 도1은 후방 종방향 우심방 변형부(12), 삼천판륜 변형부 판륜 변형부(tricuspid valve annulus lesion valve annulus lesion)(14), 폐정맥 분리 변형부 정맥 분리 변형부(pulmonary vein isolation lesion vein isolation lesion)(16) 및 직각 변형부(18)를 포함하는 우심방(RA)에 생성된 변형부의 소정 패턴을 도시한다. 도2는 상기 심장(H)의 우측 전방 사시도를 도시하며, 우심방 전방 중앙 역변형부(right atrial anteromedial counter lesion)(20)를 포함하는 우심방(RA)을 도시한다. 변형부의 누적되는 패턴은 동방결절에서 방실결절 사이에 주요 전기 전도 루트를 복원하여 수술 후에 심방 전달 기능을 보존한다.
도4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 조직 부위에 전층 변형부를 생성하기 위한 시스템(110)이 제공된다. 적어도 제1 및 제2 조직 침투 또는 비침투 단극 전극들(112, 114)이 환자 심장(H)의 심장외막 조직 부위 또는 그 부근에 도입되도록 구성되어 제공된다. 전압 펄스 발생기(116)가 상기 제1 및 제2 단극 전극들(112, 114)에 결합된다. 상기 전압 펄스 발생기(116)는 전층 변형부를 생성하기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 상기 제1 및 제2 단극 전극들(112, 114) 사이에 인가한다. 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 세 개 이상의 단극 전극이 사용됨이 이해될 것이다. 일 실시예에서, 상기 단극 전극들(112, 114)은 약 5mm 내지 10cm의 거리로 분리되며 원 단면 형상을 갖는다. 모니터 프로브 등을 포함하는 하나 이상의 추가적인 프로브가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 시스템(110)은 하나 이상의 양극 전 극(120)을 포함한다. 도7에 도시된 바와 같이, 각 양극 전극(120)은 복수의 전극 밴드(121)를 가질 수 있다. 상기 전극 밴드의 간격 및 두께는 전기장의 모양을 최적화하도록 선택된다. 일 실시예에서, 상기 간격은 통상적으로 약 1mm 내지 5cm이며, 상기 전극 밴드(20)의 두께는 0.5mm 내지 5cm일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 시스템(110)은 심방세동을 치료하기 위해 제공된다. 도8에 도시된 일 실시예에서, 팽창 가능한 풍선(124)에 위치하는 적어도 상기 제1 및 제2 단극 전극(112, 114) 또는 상기 양극 전극(120)을 포함하는 카테터 장치(122)가 제공될 수 있다. 상기 풍선(124)은 환자 심장(H)의 심장외막 조직 부위에 위치하고 확장할 수 있는 크기를 갖는다.
상기 전극들(112, 114, 120) 각각은 케이블을 통해 상기 전압 펄스 발생기(116)에 연결된다. 도4를 다시 참조하면, 스위칭 장치(126)가 포함될 수 있다. 상기 스위칭 장치(126)는 소프트웨어를 통해 복수 전극들(112, 114, 120)의 동시적이거나 개별적인 활성화를 제공한다. 상기 스위칭 장치(126)들은 상기 전압 펄스 발생기(116)에 결합된다. 일 실시예에서는, 선택된 패턴에 따라서 미리 선택된 전극들(112, 114, 120) 사이에 전기장을 발생시키기 위하여 상기 전극들(112, 114, 120)을 개별적으로 활성화하는 수단이 제공된다. 상기 개별적인 전극들(112, 114, 120) 사이의 전기 신호 스위칭은 수동식, 기계식 및 프로그램밍된 디지털 컴퓨터에 의해 제어되는 회로를 갖는 전기식 등을 포함하나 이들로 한정되지는 않는 다양한 종류의 수단을 통해 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 개별적인 전극들(112, 114, 120) 각각은 개별적으로 제어된다.
상기 펄스들은 상기 조직 부위의 세포들의 세포막을 영구적으로 파괴(disrupt)하기 위한 지속 시간 및 크기를 갖고 인가된다. 조직 부위 세포를 통하여 흐르는 전류와 상기 세포에 걸리는 전압의 비율이 검출될 수 있으며, 상기 전류 대 전압 비율의 변화에 따라서 상기 조직 부위에 인가된 전압의 크기가 조정된다.
일 실시예에서, 전류를 측정하여 상기 조직 부위 세포들의 전기천공의 개시(onset)를 검출한다. 다른 실시예에서, 조직 부위 세포들의 세포막에 대한 전기천공의 효과가 모니터링된다. 상기 모니터링은 초음파, CT 스캔, MRI 등의 화상 모니터링을 통해 수행될 수 있다.
다른 실시예들에서, 상기 모니터링은 모니터링 전극을 사용하여 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 모니터링 전극은 모니터링 니들로 전류가 우선적으로 흐르는 것을 방지하기 위하여 사용할 수 있는 고임피던스 니들이다. 상기 고임피던스 니들은 조직 부위의 중요 위치 내에 또는 그 부근에 위치된다. 이는 열적 모니터링에서의 열전쌍과 위치 설정 및 개념적인 면에서 유사하다. 전체 전기천공 펄스가 전달되기 이전에, 한정을 위한 것이 아니라 예시를 위한 것으로서, 계획된 전체 전기천공 펄스의 일부인 10% 등일 수 있는 "시험 펄스"가 전달된다. 이와 같은 시험용 펄스는 바람직하게는 비가역적 전기천공을 초래하지 않는 범위이다. 모니터링 전극은 상기 위치에서의 시험 전압을 측정한다. 이후, 측정된 전압은 전체 펄스에서 모니터링 전극(18)에 의해 보였을 값(예를 들어 일 실시예에서는 선형 관계를 가지므로 10배가 된다)으로 외삽된다. 조직 부위의 합병증 가능성을 모니터 링하는 경우에 상기 전압 외삽 값이 알려진 비가역적 전기천공의 레벨 밑에 놓이면, 모니터링이 이루어지는 상기 조직 부위가 안전하다는 것을 나타낸다. 조직 부위에서 전기천공의 적당함에 대하여 모니터링이 이루어지는 경우에는 외삽 값이 알려진 비가역적 조직 전기천공에 적당한 전압 레벨보다 높게 놓이게 된다.
상기 조직 부위에서의 세포의 세포막에 대한 전기천공의 효과는 전류 흐름을 측정함으로서 검출될 수 있다.
다양한 실시예에서, 전기천공은 조직 부위 세포의 세포막에 제어된 포어(pore)를 형성하고, 주위 세포를 보존하면서 조직 부위 세포들에는 조직 효과를 생성하기 위하여 전기 임피던스의 모니터링 등과 같은 실시간 모니터링을 수반한 제어된 방법으로 수행된다.
전기천공은 실시간 제어를 수반하거나 수반하지 않고 인가되는 전압의 세기 및 지속 시간 제어에 의한 제어된 방법으로 수행될 수 있다. 또한, 상기 전기천공은 세포막을 통한 물질 전달을 변경하고 제어하는 것을 제공하기 위한 방법으로 수행된다. 제어된 방법으로 수행되는 전기천공은 전압 크기의 적절한 선택, 전압 인가 시간의 적절한 선택 등을 통해 달성될 수 있다.
다시 도4를 참조하면, 상기 시스템(110)은 상기 조직 부위의 온도를 제어할 수 있는 제어기(128)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 제어기(128)로 개인용 컴퓨터가 사용되는 경우에는 제어기(128)의 프로그램밍이 C 또는 베이직(등록 상표) 등과 같은 컴퓨터 언어일 수 있으며, 마이크로프로세서가 상기 제어기(128)로 사용되는 경우에는 어셈블리 언어일 수 있다. 상기 제어기(128)에는 사 용자 지정 온도 제어가 프로그래밍될 수 있다.
상기 컨트롤러(128)는 컴퓨터, 디지털 또는 아날로그 처리 장치, 포르그래밍 가능한 논리 배열, 배선에 의해 접속된 논리 회로, 주문형반도체(application specific integrated circuit("ASIC")) 또는 다른 적합한 장치를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제어기(128)는 필요에 따른 적절한 RAM 및 ROM 모듈이 수반되는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 상기 제어기(128)는 사용자와 데이터를 교환하기 위한 사용자 인터페이스(130)에 결합될 수 있다. 상기 사용자는 상기 사용자 인터페이스(130)를 이용하여 상기 전극들(112, 114, 120)에 인가되는 필요에 따른 펄스(pulsing) 패턴 및 대응되는 온도 프로파일을 입력할 수 있다.
실례로서, 상기 사용자 인터페이스(130)는 문자숫자식(alphanumeric)의 키패드, 터치 스크린, 컴퓨터 마우스, 누름-버튼 및/또는 토글 스위치 또는 인간 사용자로부터의 입력을 수용하기에 적절한 다른 부품을 포함할 수 있다. 상기 사용자 인터페이스(130)는 또한 CRT 스크린, LED 스크린, LCD 스크린, 액정 디스플레이, 프린터, 디스플레이 패널, 오디오 스피커, 또는 사용자에게 데이터를 전달하기에 적합한 다른 부품을 포함할 수 있다. 제어 보드(26)는 제어기 입력을 수용하도록 기능할 수 있고, 전압 펄스 발생기(116)에 의해 구동될 수 있다.
다양한 실시예에서, 상기 전압 펄스 발생기(116)는 각각의 펄스가 약 5 마이크로초 내지 약 62 초, 90 내지 110 마이크로초, 100 마이크로초 등의 지속 시간을 갖고 인가되게 제공하도록 구성된다. 다양한 다른 숫자의 펄스가 인가될 수 있으며, 약 1개 내지 15개의 펄스, 각각의 지속 시간이 약 100 마이크로초인 약 8개의 펄스 등이 포함되나 이들로 제한되지는 않는다. 일 실시예에서, 상기 펄스들은 조직 부위에 약 50 volt/cm 내지 8000 volt/cm의 범위에 있는 전압 기울기를 생성하도록 인가된다.
다양한 실시예에서, 상기 조직 부위는 모니터링되며 상기 펄스들은 조직 부위의 온도를 100℃ 이하, 75℃ 이하, 60℃ 이하, 50℃ 이하 등으로 유지하도록 조정된다. 상기 온도는 상기 조직 부위에서 열적 효과의 발생을 최소화시키도록 제어된다. 이와 같은 온도들은 온도를 기초로 상기 전류 대 전압 비율을 조정함으로써 제어될 수 있다.
상기 시스템(110)은 개흉 및 폐흉(open and closed chest) 시술에 모두 사용 가능하다. 도9 및 도10은 수술 테이블(T) 위의 환자(P)에 대한 폐흉 폐심장(closed-heart) 외과 수술에서의 상기 시스템(110)을 도시한다. 상기 환자는 종래 방법의 심장 외과 수술을 위해 준비되고, 일반적인 마취가 유도된다. 외과적으로 우심방에 접근하기 위하여 환자는 환자의 좌측에 위치되어 심장의 우측면이 위로 배치되도록 한다. 환자 신체의 우측이 좌측에 비해 어느 정도 높을 수 있도록, 약 20도 내지 45도의 각을 갖는 상부면을 구비한 웨지(wedge) 또는 블럭(W)이 사용되어 환자 신체의 우측 아래에 위치할 수 있다. 그러나, 외과 수술을 좌심방에 대해 수행할 때에는 유사한 웨지 또는 블럭(W)이 환자(P)의 좌측 아래에 위치할 수 있음(도시되지 않음)이 이해될 것이다. 양 위치에서, 환자의 오른쪽 팔(A) 또는 왼쪽 팔(도시되지 않음)은 아래로 회전되어 테이블(T) 위에 놓이고, 환자 흉부의 우측면 또는 좌측면을 노출시킬 수 있다.
일 실시예에서, 약 2 내지 3 cm 길이의 작은 절개부가 환자의 우측 늑골 사이에 만들어지며, 보통 세 번째, 네 번째 또는 다섯 번째 늑간 공간에 만들어진다. 추가적인 조작 공간이 필요하면 인접한 늑골을 벌려서 늑골의 늑간 공간을 넓힐 수 있다. 당김기(retractor), 투관침 슬리브(trocar sleeve), 캐뉼러 등을 포함하나 이들로 한정되지는 않는 흉강경(thoracoscope) 접근 장치가 접근 포트를 제공할 수 있다. 이후, 상기 흉강경(thoracoscope) 접근 장치는 상기 절개부에 위치되어 인접한 조직을 서로 멀어지게 당기고, 흉강(chest cavity)에 도구들이 도입될 때에 조직을 외상으로부터 보호한다. 추가적인 흉강경 투관침(thoracoscopic trocars) 등이 상기 당김기 아래로 또는 위로 흉부 우측면의 늑간 공간 내에 위치할 수 있으며, 필요하다면 흉부의 우측 전방(또는 복측) 부분에도 위치할 수 있다. 다른 예에서, 도구들은 심장의 작은 경피 늑간 절개부(percutaneous intercostal incisions)에 직접 도입될 수 있다.
상기 당김기가 환자의 흉부에 위치되고 고정되면, 흉강 내의 시각화는 몇몇의 방법 중에 어느 하나의 방법으로 달성될 수 있다. 내시경이 경피 늑간 관통부를 통과하여 환자의 흉부 내로 위치될 수 있으며, 보통 연조직 당김기의 포트를 통과한다. 비디오 카메라가 상기 내시경의 선단부에 장착되고 비디오 모니터에 연결되어 흉강의 내부를 볼 수 있다. 상기 내시경은 심장 우측이 보이도록 조작되며, 특히 우심방의 우측을 볼 수 있게 한다.
나아가, 외과 의사는 단순하게 상기 당김기의 접근 포트를 통하여 직접 흉부 공간을 볼 수 있다. 심장 내부의 초음파 화상을 위하여 초음파 프로브가 환자의 식도 또는 위에 위치하게 되는 경식도 심장초음파(transesophageal echocardiography)가 사용될 수 있다. 심장 내부의 초음파 화상을 위하여 흉강경 초음파 프로브도 상기 접근 장치를 통하여 흉부 공간 내로 심장의 외부와 인접하게 위치할 수 있다. 심장 내로 도입되는 팽창가능한 풍선 또는 투명한 플라스틱 렌즈와 같은 광학적으로 투명한 벌브를 그 말단부에 구비한 내시경도 사용될 수 있다. 말단부로부터 혈액을 옮겨놓기 위하여 상기 풍선은 셀라인(saline)과 같은 투명한 팽창 유체로 팽창될 수 있고, 변형부와 같은 부위를 향하도록 위치하여 냉동 변형부의 위치, 모양 및 크기를 시각화할 수 있다.
시각화를 위한 추가적인 대안으로써, 혈액에 의해 흡수되지 않는 파장의 빛만 심장 내로 투과시키는 특수한 광필터를 채용한 내시경이 사용될 수 있다. 상기 내시경은 이와 같은 파장의 빛을 수용하고 반응하여 수용된 화상을 비디오 모니터로 전송하도록 설계된 CCD 칩을 구비할 수 있다. 이와 같은 방법으로, 상기 내시경은 상기 접근 포트를 통하여 심장 내에 위치할 수 있으며 혈액을 투시하여 심장의 부위를 관찰하도록 사용된다.
일 실시예에서, 시스템(110)은 심장이 박동하는 중에 사용된다. 따라서, 심폐바이패스(cardiopulmonary bypass (CPB)) 및 심장마비성 정지(cardioplegic arrest)와 관련된 외상 및 위험성을 피할 수 있다. 그러나, 다른 예에서는 심장을 정지시키는 것이 유리할 수 있다. 환자를 심폐바이패스 하에 놓이게 하는 것이 바람직하다면, 환자의 우측 폐는 허탈(collapsed)하고 환자의 심장은 정지된다. 산소가 제거된 혈액을 그로부터 추출하기 위하여 정맥 캐뉼라를 환자(P)의 대퇴정맥 에 도입함으로써 심폐바이패스가 설정될 수 있다. 상기 정맥 캐뉼라는 상기 추출된 혈액을 수용하고, 상기 혈액에 산소를 공급하고, 산소가 공급된 혈액을 대퇴동맥에 위치한 동맥 귀환 캐뉼라에 귀환시킨다.
폐배출 카테터(pulmonary venting catheter)가 또한 폐동맥으로부터 혈액을 추출하기 위해 사용될 수 있다. 상기 폐배출 카테터는 목정맥과 상대정맥을 통하여 목으로 도입되거나, 대퇴정맥 및 하대정맥을 통하여 사타구니를 통하여 도입될 수 있다.
심장 기능을 정지시키기 위하여, 셀딩거 테크닉(Seldinger technique)과 같은 침투 테크닉 또는 수술에 의한 절개를 통하여 대동맥 폐색 카테터(aortic occlusion catheter)가 대퇴동맥에 위치될 수 있다. 대동맥 폐색 카테터는 그 말단부의 폐색 풍선이 오름대동맥(ascending aorta) 내의 관상동맥 오스티아(coronary ostia)와 완두 동맥(brachiocephalic artery) 사이에 배치될 때까지 보통 안내 와이어를 통하여 전진한다. 혈액은 상기 카테터의 선단부로 혈액이 유동할 수 있는 상기 대동맥 폐색 카테터의 관내강과 연통하여 상기 대동맥 폐색 카테터 말단부의 포트를 통해 오름대동맥으로부터 배출될 수 있다. 이후 혈액은 혈액 필터/회복 시스템으로 안내되고, 그 후에는 심폐바이패스(CPB) 시스템을 통해 환자의 동맥 시스템으로 귀환할 수 있다.
심장 기능을 정지시키는 것이 요구되면 상기 폐색 풍선은 상기 오름대동맥을 완전하게 폐색할 때까지 팽창되며, 그를 통한 혈액 유동을 차단한다. 염화칼륨(KCl)과 같은 심마비액(cardioplegic fluid)은 산소가 공급된 심폐바이패스(CPB) 시스템으로부터의 혈액과 혼합될 수 있으며, 이후 두 개의 경로 중에 하나 또는 두 개의 경로를 통해 심근에 전달될 수 있다. 심마비액은 선행적(anterograde) 방법, 역행적(retrograde) 방법 또는 그들의 조합으로 전달될 수 있다. 선행적 전달에서 상기 심마비액은 심장마비 펌프(cardioplegia pump)로부터 대동맥 폐색 카테터와 폐색 풍선 말단의 포트를 통하여 폐색 풍선의 상류에 있는 오름대동맥 내로 전달된다. 역행적 전달에서 상기 심마비액은 목의 내부 경정맥과 같은 말초 혈관으로부터 관상 정맥동(coronary sinus)에 의치한 역행성주입 카테터(retroperfusion catheter)를 통해 전달될 수 있다.
심폐바이패스가 설정되고, 심장 기능이 정지되고, 우측 폐가 허탈하면, 환자는 심장(H) 내의 외과적 시술을 위해 준비가 된다. 상기 시술의 이 시점에서는 심장 기능이 정지되었는지 여부, 환자가 심폐바이패스에 놓이게 되었는지 여부 또는 환자의 심장이 박동을 유지하는지 여부와 무관하게 본 발명의 심장 치료 시술 및 시스템은 실질적으로 유사하게 유지된다. 본 발명의 시술이 정지된 심장에서 수행될 때의 주요 차이는 심장 내부 챔버들의 혈압이 현저하게 낮다는 점이다. 상기 침투부를 통한 혈액 손실을 억제하기 위하여 상기 장치와 상기 심장벽 침투부 사이에 지혈 밀봉(hemostatic seal)을 형성할 필요가 없으며, 이에 의해 그와 같은 침투부 주위의 쌈지 봉합(purse-string sutures)의 필요성을 감소시키거나 제거한다.
심장의 우심방에 접근하기 위하여, 당김기 접근 포트를 통하여 도입된 흉강경 기구들을 사용하여 심장막절개술(pericardiotomy)이 수행된다. 흉강경용 각진 가위(horacoscopic angled scissors) 및 흉강경 파악겸자(thoracoscopic grasping forceps)를 포함하는 본 시술에 사용되기에 적합한 기구들은 본원에서 참조되는 미국 특허 제5,501,698호에 기재된다.
가로로 약 5.0cm의 길이, 밑으로 약 4.0cm의 길이를 갖는 T-모양의 개구부를 심장막(pericardium)에 절개하면 심장(H)의 외부는 폐흉, 폐심장 시술을 수행하기 충분하게 노출된다. 심장(H)의 시각화와 접근을 추가적으로 돕기 위하여 상기 절결된 심장막 조직은 흉부 공간의 외부로 뻗는 버팀 봉합(stay sutures)을 갖고 상기 심장막 개구부로부터 당겨진다. 이 기술은 필요시에 특정의 시술에 대해 최대한의 접근을 제공하기 위하여 심장막 개구부의 형태를 새롭게 하고 심장(H)을 약간 당기는 방법으로 외과 의사가 절결된 심장막 벽을 올리거나 내릴 수 있게 한다.
접근, 봉합, 혈액 차단 등은 본원에서 참조되는 미국 특허 제6,161,543호에서 추가적으로 개시된다.
본 발명의 방법 및 시스템(110)은 심방의 심장내막 표면으로부터 변형부를 생성하는 것에 관련될 수 있으며, 변형부 및 상기 변형부의 일부는 상기 심방의 심장내막 표면으로 생성될 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 방법 및 시스템(110)은 심방세동, 울프-파킨슨-화이트(Wolfe-Parkinson-White(WPW)) 신드롬, 심실세동, 울혈성심부전증의 치료 및 개입성 장치가 심장, 관상동맥 또는 대혈관으로 도입되는 다른 시술에서 사용될 수 있음이 이해될 것이다.

Claims (91)

  1. 조직에 전층 변형부(transmural lesion)을 생성하기 위한 시스템이며,
    환자 심장의 심장외막 조직 부위 또는 그 부근에 도입되도록 구성되는 적어도 제1 및 제2 조직 침투 단극 전극과,
    상기 제1 및 제2 단극 전극에 결합되고, 전층 변형부를 생성하기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 상기 제1 및 제2 단극 전극 사이에 인가하도록 구성된 전압 펄스 발생기를 포함하는, 조직에 전층 변형부를 생성하기 위한 시스템.
  2. 심방세동을 치료하기 위한 시스템이며,
    환자 심장의 심장외막 조직 부위 또는 그 부근에 도입되도록 구성되는 적어도 제1 및 제2 단극 전극과,
    상기 제1 및 제2 단극 전극에 결합되고, 심장외막 조직 부위 세포를 괴사시키기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 상기 제1 및 제2 단극 전극 사이에 인가하도록 구성된 전압 펄스 발생기를 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전달되는 시험 전압을 측정하도록 구성된 모니터링 전극을 더 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 시험 전압은 비가역적 전기천공을 생성하기에는 부족한, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 적어도 제3 단극 전극을 더 포함하며, 적어도 상기 제1, 제2 및 제3 단극 전극은 전극의 어레이를 형성하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 어레이는 상기 심장외막 조직 부위에 대하여 둘러싸는 관계로 위치하도록 구성되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  7. 제2항에 있어서, 상기 전기천공은 실시간 모니터링을 수반한 제어된 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  8. 제2항에 있어서, 상기 전기천공은 세포막에 제어된 포어를 형성하기 위하여 제어된 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  9. 제2항에 있어서, 상기 전기천공은 주위 세포를 보존하면서 조직 부위 세포들 에는 조직 효과를 생성하기 위하여 제어된 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  10. 제2항에 있어서, 상기 전기천공은 전기 임피던스의 모니터링을 수반한 제어된 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  11. 제2항에 있어서, 상기 전기천공은 초음파를 사용하여 모니터링되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  12. 제2항에 있어서, 상기 전기천공은 MRI를 사용하여 모니터링되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  13. 제2항에 있어서, 상기 전기천공은 CT 스캔을 사용하여 모니터링되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  14. 제2항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위의 세포들의 전기천공의 개시를 검출하는 것을 더 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위 세포의 세포막에 대한 전기천공의 효과를 모니터링하는 것을 더 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위 세포의 세포막에 대한 전기천공의 효과가 지속되는 것을 검출하는 것을 더 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  17. 제2항에 있어서, 상기 전기천공은 전압 강도 및 지속 시간의 제어를 수반한 제어된 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  18. 제2항에 있어서, 상기 전기천공은 실시간 제어를 수반한 제어된 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  19. 제2항에 있어서, 상기 전기천공은 세포막을 통한 물질 전달을 변경하고 제어하는 것을 제공하기 위한 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  20. 제2항에 있어서, 상기 전기천공은 전압 크기의 적절한 선택을 수반한 제어된 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  21. 제2항에 있어서, 상기 전기천공은 전압 인가 시간의 적절한 선택을 수반한 제어된 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  22. 제2항에 있어서, 상기 전압 펄스 발생기는 각각의 펄스가 약 5 마이크로초 내지 약 62 초의 지속 시간을 갖고 인가되게 제공되도록 구성되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  23. 제2항에 있어서, 상기 전압 펄스 발생기는 각각의 펄스가 약 90 내지 110 마이크로초의 지속 시간을 갖고 인가되게 제공되도록 구성되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  24. 제2항에 있어서, 상기 전압 펄스 발생기는 각각의 펄스가 약 100 마이크로초의 지속 시간을 갖고 인가되게 제공되도록 구성되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  25. 제23항에 있어서, 상기 전압 펄스 발생기는 약 1개 내지 15개의 펄스를 인가하도록 구성되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  26. 제23항에 있어서, 상기 전압 펄스 발생기는 각각의 지속 시간이 약 100 마이크로초인 약 8개의 펄스를 인가하도록 구성되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  27. 제2항에 있어서, 상기 전압 펄스 발생기는 심장외막 조직 부위에 약 50 volt/cm 내지 8000 volt/cm의 범위에 있는 전압 기울기를 생성하는 펄스의 인가를 제공하도록 구성되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  28. 제2항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위의 온도가 모니터링되고 상기 펄스들은 상기 조직 부위의 온도를 100℃ 이하로 유지하도록 조정되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  29. 제2항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위의 온도가 모니터링되고 상기 펄스들은 상기 조직 부위의 온도를 75℃ 이하로 유지하도록 조정되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  30. 제2항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위의 온도가 모니터링되고 상기 펄스들은 상기 조직 부위의 온도를 60℃ 이하로 유지하도록 조정되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  31. 제30항에 있어서, 상기 온도는 50℃ 이하로 유지되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  32. 제2항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위 온도를 100℃ 이하로 유지하기 위하여 온도를 기초로 전류 대 전압 비율이 조정되는, 심방세동을 치료하기 위한 시 스템.
  33. 제2항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위 온도를 75℃ 이하로 유지하기 위하여 온도를 기초로 전류 대 전압 비율이 조정되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  34. 제2항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위 온도를 60℃ 이하로 유지하기 위하여 온도를 기초로 전류 대 전압 비율이 조정되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  35. 제2항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위 온도를 50℃ 이하로 유지하기 위하여 온도를 기초로 전류 대 전압 비율이 조정되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  36. 제2항에 있어서, 상기 제1 전극은 제2 전극으로부터 약 5mm 내지 10cm 떨어져서 위치되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  37. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단극 전극은 원 형상인, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  38. 제2항에 있어서, 상기 전압 펄스 발생기는 상기 심장외막 조직 부위 세포들의 세포막을 영구적으로 파괴하기 위한 충분한 지속 시간 및 크기를 갖는 펄스 인가를 제공하도록 구성되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  39. 제2항에 있어서, 심장외막 조직 부위의 세포를 통하여 흐르는 전류에 대한 상기 세포에 걸리는 전압의 비율이 검출되고, 상기 전류 대 전압 비율의 변화에 따라서 상기 심장외막 조직 부위에 인가된 전압의 크기가 조정되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  40. 심방세동을 치료하기 위한 시스템이며,
    환자 심장의 심장외막 조직 부위 또는 그 부근에 도입되도록 구성되는 양극 전극과,
    상기 제1 및 제2 전극에 결합되고, 심장외막 조직 부위 세포를 괴사시키기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 상기 양극 전극에 인가하도록 구성된 전압 펄스 발생기를 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  41. 제40항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전달되는 시험 전압을 측정하도록 구성된 모니터링 전극을 더 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  42. 제40항에 있어서, 상기 시험 전압은 비가역적 전기천공을 생성하기에는 부족한, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  43. 제40항에 있어서, 적어도 제2 양극 전극을 더 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  44. 제40항에 있어서, 상기 전기천공은 실시간 모니터링을 수반한 제어된 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  45. 제40항에 있어서, 상기 전기천공은 세포막에 제어된 포어를 형성하기 위하여 제어된 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  46. 제40항에 있어서, 상기 전기천공은 주위 세포를 보존하면서 조직 부위 세포들에는 조직 효과를 생성하기 위하여 제어된 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  47. 제40항에 있어서, 상기 전기천공은 전기 임피던스의 모니터링을 수반한 제어된 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  48. 제40항에 있어서, 상기 전기천공은 초음파를 사용하여 모니터링되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  49. 제40항에 있어서, 상기 전기천공은 MRI를 사용하여 모니터링되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  50. 제40항에 있어서, 상기 전기천공은 CT 스캔을 사용하여 모니터링되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  51. 제40항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위의 세포들의 전기천공의 개시를 검출하는 것을 더 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  52. 제51항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위 세포의 세포막에 대한 전기천공의 효과를 모니터링하는 것을 더 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  53. 제51항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위 세포의 세포막에 대한 전기천공의 효과가 지속되는 것을 검출하는 것을 더 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  54. 제40항에 있어서, 상기 전기천공은 전압 강도 및 지속 시간의 제어를 수반한 제어된 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  55. 제40항에 있어서, 상기 전기천공은 실시간 제어를 수반한 제어된 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  56. 제40항에 있어서, 상기 전기천공은 세포막을 통한 물질 전달을 변경하고 제어하는 것을 제공하기 위한 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  57. 제40항에 있어서, 상기 전기천공은 전압 크기의 적절한 선택을 수반한 제어된 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  58. 제40항에 있어서, 상기 전기천공은 전압 인가 시간의 적절한 선택을 수반한 제어된 방법으로 수행되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  59. 제40항에 있어서, 상기 전압 펄스 발생기는 각각의 펄스가 약 5 마이크로초 내지 약 62 초의 지속 시간을 갖고 인가되게 제공되도록 구성되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  60. 제40항에 있어서, 상기 전압 펄스 발생기는 각각의 펄스가 약 90 내지 110 마이크로초의 지속 시간을 갖고 인가되게 제공되도록 구성되는, 심방세동을 치료하 기 위한 시스템.
  61. 제40항에 있어서, 상기 전압 펄스 발생기는 각각의 펄스가 약 100 마이크로초의 지속 시간을 갖고 인가되게 제공되도록 구성되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  62. 제60항에 있어서, 상기 전압 펄스 발생기는 약 1개 내지 15개의 펄스를 인가하도록 구성되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  63. 제60항에 있어서, 상기 전압 펄스 발생기는 각각의 지속 시간이 약 100 마이크로초인 약 8개의 펄스를 인가하도록 구성되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  64. 제40항에 있어서, 상기 전압 펄스 발생기는 심장외막 조직 부위에 약 50 volt/cm 내지 8000 volt/cm의 범위에 있는 전압 기울기를 생성하는 펄스의 인가를 제공하도록 구성되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  65. 제40항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위의 온도가 모니터링되고 상기 펄스들은 상기 조직 부위의 온도를 100℃ 이하로 유지하도록 조정되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  66. 제40항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위의 온도가 모니터링되고 상기 펄스들은 상기 조직 부위의 온도를 75℃ 이하로 유지하도록 조정되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  67. 제40항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위의 온도가 모니터링되고 상기 펄스들은 상기 조직 부위의 온도를 60℃ 이하로 유지하도록 조정되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  68. 제67항에 있어서, 상기 온도는 50℃ 이하로 유지되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  69. 제40항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위 온도를 100℃ 이하로 유지하기 위하여 온도를 기초로 전류 대 전압 비율이 조정되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  70. 제40항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위 온도를 75℃ 이하로 유지하기 위하여 온도를 기초로 전류 대 전압 비율이 조정되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  71. 제40항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위 온도를 60℃ 이하로 유지하기 위하여 온도를 기초로 전류 대 전압 비율이 조정되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  72. 제40항에 있어서, 상기 심장외막 조직 부위 온도를 50℃ 이하로 유지하기 위하여 온도를 기초로 전류 대 전압 비율이 조정되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  73. 제40항에 있어서, 상기 제1 전극은 제2 전극으로부터 약 5mm 내지 10cm 떨어져서 위치되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  74. 제40항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단극 전극은 원형 모양인, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  75. 제40항에 있어서, 상기 전압 펄스 발생기는 상기 심장외막 조직 부위 세포들의 세포막을 영구적으로 파괴하기 위한 충분한 지속 시간 및 크기를 갖는 펄스 인가를 제공하도록 구성되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  76. 제40항에 있어서, 심장외막 조직 부위의 세포를 통하여 흐르는 전류에 대한 상기 세포에 걸리는 전압의 비율이 검출되고, 상기 전류 대 전압 비율의 변화에 따 라서 상기 심장외막 조직 부위에 인가된 전압의 크기가 조정되는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  77. 심방세동을 치료하기 위한 시스템이며,
    환자 심장의 심장외막 조직 부위 또는 그 부근에 도입되도록 구성되는 양극 전극과,
    상기 양극 전극에 결합되고, 심장외막 조직 부위 세포를 괴사시키기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 상기 양극 전극 사이에 인가하도록 구성된 전압 펄스 발생기를 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  78. 심방세동을 치료하기 위한 시스템이며,
    적어도, 환자 심장의 심장외막 조직 부위에 위치하고 확장할 수 있는 크기를 갖는 팽창 가능한 풍선에 위치한 제1 및 제2 단극 전극을 포함하는 카테터 장치와,
    상기 제1 및 제2 단극 전극에 결합되고, 심장외막 조직 부위 세포를 괴사시키기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 상기 제1 및 제2 단극 전극 사이에 인가하도록 구성되는 전압 펄스 발생기를 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  79. 심방세동을 치료하기 위한 시스템이며,
    환자 심장의 심장외막 조직 부위에 위치하고 확장할 수 있는 크기를 갖는 팽창 가능한 풍선에 위치한 제1 양극 전극을 적어도 포함하는 카테터 장치와,
    적어도 상기 제1 양극 전극에 결합되고, 심장외막 조직 부위 세포를 괴사시키기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 상기 양극 전극에 인가하도록 구성되는 전압 펄스 발생기를 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  80. 심장외막 조직을 절제하는 방법이며,
    적어도 제1 및 제2 단극 전극을 갖는 전기천공 장치를 제공하는 단계와,
    상기 제1 및 제2 단극 전극을 환자 심장의 심장외막 조직 부위에 위치시키는 단계와,
    심장외막 조직 부위 세포를 괴사시키기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 상기 양극 전극에 인가하는 단계를 포함하는, 심장외막 조직을 절제하는 방법.
  81. 심방세동을 치료하기 위한 시스템이며,
    환자 심장의 심장외막 조직 부위 또는 그 부근에 도입되도록 구성되는 적어도 제1 및 제2 단극 전극과,
    상기 제1 및 제2 단극 전극에 결합되고, 심장외막 조직 부위 세포를 괴사시키기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 상기 제1 및 제2 단극 전극 사이에 인가하도록 구성된 전압 펄스 발생기를 포함하고,
    상기 제1 전극은 약 0.5mm 내지 약 1cm의 지름과 약 2mm 내지 약 15cm의 길이를 갖고, 상기 제2 전극은 약 0.5mm 내지 약 1cm의 지름과 약 2mm 내지 약 15cm의 길이를 갖고, 상기 제1 및 제2 전극들은 전층에 선형 변형부를 형성하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  82. 제81항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극 중에 적어도 하나는 와이어 형상을 갖는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  83. 제81항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극 중에 적어도 하나는 편평 표면 전극 또는 포인트 전극인, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  84. 심방세동을 치료하기 위한 시스템이며,
    환자 심장의 심장외막 조직 부위 또는 그 부근에 도입되도록 구성되고 약 0.5mm 내지 약 1cm의 지름과 약 2mm 내지 약 15cm의 길이를 갖는 적어도 하나의 제1 양극 전극과,
    상기 제1 양극 전극에 결합되고, 심장외막 조직 부위 세포를 괴사시키기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 인가하도록 구성된 전압 펄스 발생기를 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  85. 제84항에 있어서, 적어도 제2 양극 전극을 더 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  86. 심방세동을 치료하기 위한 시스템이며,
    적어도 환자 심장의 심장외막 조직 부위 또는 그 부근에 도입되도록 구성되는 하나의 제1 가변 길이 전극과,
    상기 제1 가변 길이 전극에 결합되고, 심장외막 조직 부위 세포를 괴사시키기 위하여 상기 심장외막 조직 부위 세포에 전기천공을 일으키기에는 충분하지만 상기 심장외막 조직 부위의 대부분에 열적 손상 효과를 생성하기에는 불충분한 전기적 펄스를 인가하도록 구성된 전압 펄스 발생기와,
    상기 가변 길이 전극의 전체 활성화 부분이 조직 상에 있는 것을 감지하도록 구성된 감지 장치를 포함하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  87. 제86항에 있어서, 상기 감지 장치는 기계적 감지 장치인, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  88. 제86항에 있어서, 상기 감지 장치는 전기적 감지 장치인, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  89. 제86항에 있어서, 상기 감지 장치는 임피던스를 측정하는, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  90. 제86항에 있어서, 상기 가변 길이 전극은 단극 전극인, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
  91. 제86항에 있어서, 상기 가변 길이 전극은 양극 전극인, 심방세동을 치료하기 위한 시스템.
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