KR20090019794A - 조정가능한 유연성을 갖는 카테터 삽입 외장 - Google Patents

조정가능한 유연성을 갖는 카테터 삽입 외장 Download PDF

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KR20090019794A
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 체강내에 물질을 가이드하는 외장(10)을 포함한다. 이 외장은, 측벽(13)의 외부 표면(12)을 갖는 관모양 구조와, 상기 측벽의 내부 표면(16)에 의해 둘러싸인 내강(14)을 포함한다. 이 측벽은 자기유동적 유체를 포함하는 덕트(18)를 갖는다. 또한, 환자 신체 내의 관(62)으로 외장의 말단 끝단을 유도하는 단계; 자기장을 인가함으로써 상기 자기유동적 유체의 강성을 조작하는 단계; 및 상기 외장의 위치를 지정하는 단계를 포함하는, 외장(60)을 네비게이션하는 방법이 제공된다. 또한 네비게이션 가능한 카테터와 외장의 조립체가 또한 제공된다.
카테터, 의료, 수술, 중재술

Description

조정가능한 유연성을 갖는 카테터 삽입 외장{CATHETER INSERTION SHEATH WITH ADJUSTABLE FLEXIBILITY}
본 발명은 카테터 및 다른 응용과 함께 사용을 위한 외장(sheath)에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 가변적인 강성을 갖는 유연성 외장에 대한 것이다.
카테터는 침습적인 처치(procedure)를 포함하는 다양한 타입의 처치의 의료분야에서 광범위하게 사용된다. 최소한의 침습적 외과수술은 소규모 절개부를 통한 수술을 수반하며, 이를 통하여 기구가 삽입된다. 이들 절개는 일반적으로 5mm 내지 10mm 길이이다. 최소한으로 침습적 외과 수술은 일반적으로 종래의 외과 수술보다 덜 깊은 상처인데, 이는 부분적으로 절개 사이즈에서의 상당한 감소에 기인한다. 더욱이, 입원기간도 단축되고 회복 기간도 종래 외과 수술 기술과 비교하여 짧아 졌다. 카테터는 절개 및 체강 또는 혈관의 사이즈에 의존하여 특정 사이즈 또는 형태로 맞추어 만들어질 수 있다.
신체 내부에서의 카테터 조종은 혈관 성형술 및 전자 생리학적 중재술과 같은 많은 응용에서 도전할 만하고, 시간이 걸리는 일이다. 내과의의 방사능에 대한 광범위한 노출을 회피하기 위해, 원격 제어 수술 시스템이 개발중에 있다. 원격으로 제어되는 카테터의 경우 한가지 어려움은 카테터의 후미로부터 앞쪽으로 힘을 전달하는 것을 수반한다. 너무 유연한 카테터는 힘을 전달할 수 있으며, 반면에 너무 강한 카테터는 불리한 곡률을 통하여 동작시킬 수 없다.
본 발명은 체강 내에 물질을 가이드하는 외장(10)을 포함한다. 이 외장은, 측벽(13)의 외부 표면(12)을 갖는 관모양 구조와, 상기 측벽의 내부 표면(16)에 의해 둘러싸인 내강(lumen)(14)을 포함한다. 이 측벽은 자기유동적 유체를 포함하는 덕트(18)를 갖는다.
또한, 환자 신체 내에 물질을 가이드하기 위해 적응된 외장을 네비게이션하는 방법이 제공되며, 여기서 이 외장은 말단 끝단(distal end), 기부 끝단, 및 자기유동적 유체를 포함하는 덕트(18)를 갖는 측벽을 구비한다. 이 방법은, 환자 신체 내의 관(62)으로 외장의 말단 끝단을 유도하는 단계; 자기장을 인가함으로써 상기 자기유동적 유체의 강성을 조작하는 단계; 및 상기 외장의 위치를 지정하는 단계를 포함한다. 또한 네비게이션 가능한 카테터와 외장의 조립체가 또한 제공된다. 이 조립체는, 카테터(64)의 위치를 지정하고, 상기 측벽을 가지는 관모양 구조 및 측벽의 내부 표면에 의해 둘러싸인 내강을 포함하는 외장(60)을 포함한다. 이 측벽은 자기유동적 유체를 포함하는 덕트를 갖는다. 이 조립체는, 상기 외장의 내강을 통한 삽입을 위해 적응된 카테터(64); 및 상기 자기유동적 유체의 강성을 조작하는 자기장을 생성하도록 적응된 자기장 발생 장치(66)를 추가로 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 외부 측벽상의 자기유동적 유체의 U 형상 덕트를 갖는 카테터 외장의 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 외부 측벽상의 자기유동적 유체의 W 형상 덕트를 갖는 카테터 외장의 개략도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 외부 측벽을 둘러싸는 자기유동적 유체의 덕트를 갖는 카테터 외장의 개략도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 외부 측벽상의 자기유동적 유체의 복수 병렬 덕트를 갖는 카테터 외장의 개략도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 카테터 외장을 네비게이션하는 방법을 개략적으로 예시하는 흐름도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 카테터 외장과 카테터 조립체의 개략도.
본 발명은 카테터 또는 다른 물질의 삽입을 위한 원격 제어된 외장을 기술한다. 이 외장의 유연성 또는 강성은 인가된 자기장의 세기를 조정함으로서 외부적으로 제어될 수 있다. 이 외장의 유연성에 대한 유연한 조정은 카테터 삽입 동안 수술자에게 더 큰 제어를 제공하고 환자의 조직에 손상을 야기하는 위험을 감소시킨 다. 이 외장은 강성에서 변동되는데, 왜냐하면 이는 자기장의 함수로서 경직, 고체 유사 상태와 액체 유체 상태 사이에서 천이하는 자기유동적 유체를 포함하기 때문이다.
도 1을 참조하면, 카테터의 위치를 지정하기 위한 외장(10)이 측벽(13)의 외부 표면(12) 및 측벽(13)의 내부 표면(12)에 의해 둘러싸인 내강(14)을 갖는 관모양 구조로서 도시되며, 이 측벽은 자기유동적 유체를 포함하는 덕트(18)를 갖는다. 내강은 카테터를 수송 및 위치시키도록 적응될 수 있다. 외장은 전자생리학적 처치, 혈관 성형술, 및 절제(ablation)를 포함하는 다양한 목적을 위해 카테터를 수송하고 위치시키기에 적당하다. 내강은 또한 코일, 액체, 또는 적당한 다른 물질을 수송하고 적용하도록 적응될 수 있다.
외장(10)은 이 외장상의 덕트(18) 내에 포함된 전자유동적 유체(MRF: MagnetoRheological Fluid)와 결합된, 종래의 구부려지는 낮은 강성의 관(tubing) 물질로 형성될 수 있다. 자기장이 인가된 경우, MRF는 국부적 자기장에 노출된 영역에서 경직된다. 자기장의 세기가 증가함에 따라, 유체의 강성은 증가한다. 이러한 자기장을 인가하기 위해, 외부 자기 코일이 사용될 수 있다. 대안적으로는, 자기장은 외장의 끝단에 인가될 수 있다. 이 자기장이 외장의 한 끝단에 인가되므로, MRF 그 자체는 높은 자기 전도성의 선으로서 동작하고 자기유동적 서스펜션에 있는 입자가 응고되는 것을 야기한다.
자기유동적 유체는 자기장 근처에서는 굳어지는 액체이고, 자기장이 제거되는 경우 다시 액체가 된다. 용어 자기유동적 유체(MRF)는 자기장의 존재에서 결정 화되는 액체를 언급한다. 자기유동적 유체는 마이크로 척도의 자기입자를 가지며, 입자 사이즈가 약 10 나노미터 이상인 경우 유체에서의 자기유동적 효과가 전개된다. 이 입자는 철, 마그네타이트, 코발트, 또는 다른 자기 물질일 될 수 있으며, 둘러싸는 액체는 오일, 물, 왁스, 또는 다른 용매가 될 수 있다. 계면활성제는 예를 들면 분리를 유지하도록 교질입자(particle in micelle)를 포획하여 서스펜션을 더 안정적으로 만들기 위해 사용될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 외장(10) 상의 덕트(18)는 관모양 구조의 기부 끝단(17)로부터 이 관모양 구조의 말단 끝단(19)까지 연장될 수 있다. 외장의 덕트는 다양한 카테터 삽입 수술을 위해 성능을 최적화하기 위해 다양한 구성을 띨 수 있다. 예를 들면, 덕트는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기부 끝단으로부터 관모양 구조의 말단 끝단까지 반복적으로 연장될 수 있다.
도 2는 외장(20)의 단순화된 개략도이며, 이는 도 1에 도시된 외장(10)에 유사하다. 도 2에서, 덕트(22)는 반복적으로 외장의 말단 및 근접 끝단 사이에서 연장된다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, S자 곡선의 패턴은 완전한 원주 주위에 연속될 수 있다.
MRF의 덕트를 위한 또 다른 예시적인 패턴이 도 3에 도시된다. 여기에서, 덕트(32)는 외장(30)의 원주 주위로 연장된다. 이 덕트는 외장 주위를 감싸는 연속 코일로서 형성될 수 있거나, 또는 대안적으로는 외장 주위의 병렬 동심링으로부터 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 예시하는데, 이 실시예에서 덕트(42)는 외장의 세로축에 실질적으로 평행하게 배향된 외장(40)을 따라 뻗는 수개의 평행 세그먼트로부터 형성된다. 제공된 구성중 임의 하나에서, 덕트는 외장 측벽의 외부 표면상에, 내부 표면상에 존재할 수 있거나, 또는 외장 측벽 내에 임베딩된다.
본 발명은 또한 환자 신체 내에 있는 카테터와 같은 가이드 물질에 적응된 외장을 네비게이션하는 방법을 포함한다. 이 방법에서, 자기유동적 유체를 포함하는 덕트를 갖는 외장은 환자 신체 내의 관(passage)으로 유도된다. 관은 체강 또는 혈관을 포함한다.
외장과 카테터를 관에서 네비게이션하는 경우, 자기유동적 유체의 강성은 자기장을 인가함으로써 외장의 전진을 촉진시키도록 조작될 수 있다. MRF의 강성 조작은 외장의 삽입 및 배치에 도움을 준다. 외장의 위치를 지정할 경우, 만일 관이 매우 타이트함 곡률 반경을 포함한다면, MRF의 강성은 조정되어 더 많은 유연성 및 조작성을 허용할 수 있다. 관이 관통하기 어려운 영역을 나타내는 경우, MRF의 강성은 자기장의 인가를 통하여 증가되므로 외장의 조작시 힘의 전달을 허용할 수 있다.
따라서, 외장의 네비게이션 및 위치 지정하기는 외장에 자기장을 인가하고 인가된 자기장을 변화시키는 것을 포함할 수 있다. 자기장은 외부 자기장으로서 인가될 수 있다. 대안적으로는, 자기장은 외장의 한쪽 끝단에 인가될 수 있고 MRF에서의 자기 입자는 내부 자기장을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 다른 세기의 가기장은 외장의 기부 끝단으로부터 외장의 말단 끝단까지 인가될 수 있다.
자기장은 외장의 강성내에 상이한 단단한 영역을 생성하기 위해 MRF의 단단 함을 조작하도록 조정될 수 있다. 예를 들면, 외장의 말단 끝단에서의 영역은 유연한 상태에 있을 수 있으며, 반면에 외장의 기부 끝단에서의 영역은 경직된 채로 남아 있게 된다.
관을 통과하게 외장을 네비게이션하는 경우, MRF는 외장이 인가된 자기장을 조절함으로써 전진하게 되므로 관내의 조건과 상관되도록 반복적으로 제어될 수 있다. 이러한 프로세스의 측면이 도 5의 흐름도에 예시된다. 외장은 신체 관으로 유도되고(50), MRF의 강성은 인가된 자기장에 의해 조작된다(52). 만일 MRF의 강성이 외장의 위치를 지정함에 적당하다면(54), 외장은 원하는 관에 위치지정된다. 관 내로 외장을 위치 지정하는 것에 대한 참조는 외장을 전진시키고, 외장을 제거하고, 외장 또는 카테터의 위치를 고정하는 것을 포함한다. 만일 MRF의 강성이 외장을 위치 지정하기에 적합하지 않다면(58), MRF의 강성은 자기장을 조절함으로써 조작된다(52). 이러한 프로세스는 처치가 완성될때까지 반복적으로 반복될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 네비게이션 가능한 카테터와 외장의 조립체이다. 도 6을 참조하면, 조립체의 외장(60)은 체강 또는 관(62)으로 삽입된다. 이 조립체는 카테터(64) 및 자기장을 발생하도록 적응된 자기장 발생 장치(66)를 포함한다. 이 자기장은 자기유동적 유체의 강성을 조작하기 위해 이용된다.
이 조립체는 또한 외장의 기부 끝단에 있는 제어 유닛(68)을 포함할 수 있다. 이 제어 유닛은 외장을 원격으로 제어하는 것을 허용한다. 이 제어 유닛은 외장, 카테터, 또는 둘 다 모두를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 전자 생리(EP: ElectroPhysiology) 카테터를 위치 지정할 시 특히 유용한 응용과 함께, 환자의 내부에서 조작을 위해 다수의 카테터와 외장 사용시에 적용될 수 있다. 일반적인 카테터는 약 35cm로부터 약 175cm까지의 길이 범위에 있을 수 있으며, 더 일반적으로는 약 50cm로부터 약 160cm까지의 길이 범위에 있을 수 있다. 이 외장은 대략 동일한 길이일 것이다.
카테터와 외장의 직경은 말단 및 근접 끝단 사이에서 변동할 수 있다. 바람직하게는, 직경은 최소한의 외상 및 외장에 대한 최고의 순응을 제공하기 위해 실제 제조 한계 내에서 가능한한 작아야 한다. 일반적으로는, 외장의 말단 부분은 약 0.6mm(2 French)로부터 약 6mm(18 French)까지의 바깥 직경으로 변동될 수 있고, 더 바람직하게는, 약 0.6mm(2 French)로부터 약 2.3mm(7 French)까지 의 바깥 직경으로 변동될 수 있다. 기부 부분의 바깥 직경은 약 1mm(3 French)로부터 약 6.3mm(19 French)까지 변동될 수 있으며, 더 바람직하게는, 약 1mm(3 French)로부터 약 2.7mm(8 French)까지 변동될 수 있다. 예를 들면, 말단 부분의 직경은 1.55mm(4.5 French)일 수 있고, 기부 부위의 직경은 1.7mm(5 French)일 수 있다.
비록 본 발명이 특정 실시예를 참조하여 여기에 예시되고 기술되었을 지라도, 본 발명은 도시된 세부사항에 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 다양한 수정이 청구항의 균등물 사상 및 범위내에서 그리고 본 발명을 벗어나지 않으면서도 세부사항내에서 만들어질 수 있다.
본 발명은 카테터 및 다른 응용과 함께 사용을 위한 외장(sheath)에 이용가 능하다. 상세하게는, 본 발명은 가변적인 강성을 갖는 유연성 외장에 이용가능하다.

Claims (20)

  1. 체강내에 물질을 가이드하는 외장(10)으로서,
    측벽(13)의 외부 표면(12)을 갖는 관모양 구조와,
    상기 측벽의 내부 표면(16)에 의해 둘러싸인 내강(14)을 포함하되,
    상기 측벽은 자기유동적 유체를 포함하는 덕트(18)를 갖는, 체강내에 물질을 가이드하는 외장.
  2. 제 1 항에 있어서,
    덕트(18)는 상기 관모양 구조의 기부(proximal) 끝단(17)으로부터 상기 관모양 구조의 말단(distal) 끝단(19)까지 연장된, 체강내에 물질을 가이드하는 외장.
  3. 제 2 항에 있어서,
    덕트(18)는 상기 관모양 구조의 기부 끝단으로부터 상기 관모양 구조의 말단 끝단까지 반복적으로 연장된, 체강내에 물질을 가이드하는 외장.
  4. 제 1 항에 있어서,
    덕트(18)는 측벽(13)의 외부 표면(12) 상에 존재하는, 체강내에 물질을 가이드하는 외장.
  5. 제 1 항에 있어서,
    덕트(18)는 측벽(13)의 내부 표면(16) 상에 존재하는, 체강내에 물질을 가이드하는 외장.
  6. 제 1 항에 있어서,
    덕트(18)는 상기 관모양 구조를 외접하는, 체강내에 물질을 가이드하는 외장.
  7. 제 1 항에 있어서,
    덕트(18)는 코일(32) 내의 상기 관모양 구조를 둘러싸는, 체강내에 물질을 가이드하는 외장.
  8. 제 1 항에 있어서,
    내강(lumen)(14)은 카테터를 수송하고 위치시키도록 적응되는, 체강내에 물질을 가이드하는 외장.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기유동적 유체는 10 나노미터 이상의 입자 사이즈를 갖는 자기 입자를 포함하는, 체강내에 물질을 가이드하는 외장.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 외장의 기부 끝단에 제어 유닛(58)을 추가로 포함하는, 체강내에 물질을 가이드하는 외장.
  11. 환자 신체 내로 물질을 가이드하도록 적응된 외장(60)을 네비게이션하는 방법으로서,
    상기 외장은 말단 끝단, 기부 끝단, 및 자기유동적 유체를 포함하는 덕트(18)를 갖는 측벽을 포함하는, 환자 신체 내로 물질을 가이드하도록 적응된 외장을 네비게이션하는 방법에 있어서,
    상기 환자 신체 내의 관(62)으로 상기 외장의 말단 끝단을 유도하는 단계;
    자기장을 인가함으로써 상기 자기유동적 유체의 강성을 조작하는 단계; 및
    상기 외장의 위치를 지정하는 단계
    를 포함하는, 환자 신체 내로 물질을 가이드하도록 적응된 외장을 네비게이션하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 자기장을 인가하는 단계는, 인가된 자기장을 변동시키는 단계를 포함하는, 환자 신체 내로 물질을 가이드하도록 적응된 외장을 네비게이션하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 자기장을 인가하는 단계는, 상기 외장(60)의 윈위 끝단 또는 기부 끝단에 전기장을 인가하는 단계를 포함하는, 환자 신체 내로 물질을 가이드하도록 적응된 외장을 네비게이션하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 자기장을 인가하는 단계는, 상기 외장(60)의 말단 끝단 및 기부 끝단에 다른 자기장을 인가하는 단계를 포함하는, 환자 신체 내로 물질을 가이드하도록 적응된 외장을 네비게이션하는 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 자기장을 인가하는 단계는, 외부 자기장을 조정하는 단계를 포함하는, 환자 신체 내로 물질을 가이드하도록 적응된 외장을 네비게이션하는 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 자기유동적 유체의 강성을 조작하는 단계는, 외장(60)의 말단 끝단과 기부 끝단 사이에 상이한 단단한 영역을 생성하는, 환자 신체 내로 물질을 가이드하도록 적응된 외장을 네비게이션하는 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 외장을 네비게이션하는 단계는, 상기 관을 통하여 상기 외장을 반복적 으로 전진시켜 인가된 자기장을 조정하는 단계를 포함하는, 환자 신체 내로 물질을 가이드하도록 적응된 외장을 네비게이션하는 방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    수송된 카테터를 상기 외장의 내강내로 삽입하는 단계를 추가로 포함하는, 환자 신체 내로 물질을 가이드하도록 적응된 외장을 네비게이션하는 방법.
  19. 네비게이션 가능한 카테터와 외장의 조립체로서,
    카테터(64)의 위치를 지정하고, 외장(60)으로서, 측벽 및 상기 측벽의 내부 표면에 의해 둘러싸인 내강을 가지는 관모양 구조를 포함하고, 상기 측벽은 자기유동적 유체를 포함하는 덕트를 가지는, 외장(60);
    상기 외장의 내강을 통한 삽입을 위해 적응된 카테터(64); 및
    상기 자기유동적 유체의 강성을 조작하는 자기장을 생성하도록 적응된 자기장 발생 장치(66)
    를 포함하는, 네비게이션 가능한 카테터와 외장의 조립체.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 외장의 기부 끝단에 있는 제어 유닛(68)을 추가로 포함하되, 상기 외장은 상기 제어 유닛에 의해 원격적으로 제어되는, 네비게이션 가능한 카테터와 외장의 조립체.
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