KR20130084640A - 물질 제거 장치 및 사용 방법 - Google Patents

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Abstract

관형체 및 상기 관형체의 루멘 내에 배치되는 회전 가능한 샤프트를 갖는 카테터가 개시되어 있다. 절삭 요소가 회전 가능한 샤프트에 결합되고, 이러한 절삭 요소는 절삭 에지를 가지며, 절삭 요소 및 회전 가능한 샤프트는 관형체 내에서, 절삭 요소가 관형체의 길이 방향 축선에 평행하게 존재하는 보관 상태와 절삭 요소가 관형체의 기단부와 말단부 사이에서 방향 전환되어 관형체의 외경을 초과하여 연장되는 절삭 위치 사이에서 길이 방향으로 이동 가능하다. 절삭 요소는 카테터가 치료 부위를 통해 말단 방향으로 밀려 들어감에 따라, 치료 부위에서 혈관 벽으로부터 물질을 절삭하도록 구성된다. 카테터는 절삭 창의 기단 쪽에 위치되는 수집 챔버를 포함한다.

Description

물질 제거 장치 및 사용 방법 {MATERIAL REMOVAL DEVICE AND METHOD OF USE}
본 발명은 신체 내강(body lumen)의 치료 부위로부터 물질을 제거 및 수집하는데 사용되는 카테터(catheter)에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 혈관 질환을 치료하기 위한 아테렉토미(atherectomy) 카테터에 관련된 것이다.
죽상동맥경화증은 죽종이 혈관의 내벽에 침착되는 진행성 혈관계 질환이다. 죽상동맥경화증은 콜레스테롤, 칼슘, 및 플라크로 알려진 다른 폐색성 물질이 동맥의 벽에 쌓이게 되는 복잡한 퇴행성 질환이다. 플라크의 축적은 동맥의 내측에 있는 내강을 협소하게 하여, 혈류를 감소시킨다.
플라크는 몇몇 상이한 형태로 동맥에 생성되고, 동맥계 전반에 걸쳐 많은 상이한 구조에 위치될 수 있다. 플라크는 석회화 플라크로 언급되는 단단하고 부서지기 쉬운 부분과, 지방질이거나 섬유질을 띠는 다른 부분들에서 구성이 서로 상이하다. 시간이 흐르면서, 죽상 침전물(atheromatous deposit)이 혈관을 흐르는 혈류를 감소시키거나 폐색하기에 충분히 커질 수 있으며, 이로써 절뚝거림(걷거나 가만히 있을 때 다리에 생기는 통증), 피부 궤양, 중증하지허혈성질환, 및 다른 증상과 같은 저혈류의 증상을 야기한다. 이 질병을 치료하여, 이들 증상을 호전시키거나 해소하기 위해, 혈관을 흐르는 혈류를 회복시키거나 개선하는 것이 바람직하다.
죽상 혈관을 흐르는 혈류를 회복시키거나 개선하기 위해 다양한 수단이 사용된다. 죽상 침전물은 풍선 팽창, 스텐트 확장, 및 다른 방법에 의해 혈관을 직경 방향으로 확장시킴으로써 이동될 수 있다. 상기 침전물은 레이저 및 다른 방법을 사용하여 파쇄될 수 있다. 혈관으로부터 죽상 침천물을 제거하는데 아테렉토미 카테터가 사용될 수 있다.
회전식 버어를 갖는 카테터, 조직을 광분해하는 레이저, 및 커터-풍선 카테터를 비롯한 많은 유형의 아테렉토미 카테터 장치가 제안되어 있다. 본 명세서에 개시된 다양한 카테터 실시예들은 카테터의 구조와, 사용 및 제조의 방법에 대한 개선을 포함한다.
다양한 카테터 실시예들과, 선택적인 특징부들과, 사용 및 제조의 방법들이 본 명세서에 개시된다. 이들 카테터 실시예들 및 방법들에 포함될 수 있는 현저한 특징이 특정 실시예 또는 방법과 관련하여 이하 설명된다. 본 명세서에 개시된 카테터 및 방법은 이들 특징 중 하나 이상을 개별적으로 또는 조합하여 포함할 수 있는 것으로 의도되며, 본 개시내용을 본 명세서에 개시된 실시예 또는 방법과 관련하여 설명되는 특징의 특정 조합으로 제한하고자 하는 것은 아니다.
일 실시예에서, 신체 내강으로부터 물질을 제거하기 위한 카테터는 일반적으로, 기단부와 말단부, 길이 방향 축선, 상기 말단부에 인접한 측면 개구, 및 상기 길이 방향 축선을 따라 연장되는 루멘을 갖는 관형체와; 관형체의 루멘 내에 배치되고, 기단부와 말단부, 및 이 기단부와 말단부 사이에서 연장되는 길이 방향 축선을 갖는 회전 가능한 샤프트와; 관형체의 말단부에 인접하여 관형체에 결합되고, 대체로 측면 개구와 대향해 있는 기울어진 표면을 갖는 램프(ramp)와; 기단부와 말단부, 이 기단부와 말단부 사이에서 연장되는 길이 방향 축선, 및 기단부와 말단부 사이에서 연장되는 회전 축선을 갖는 가요성 절삭 요소를 포함하고, 상기 절삭 요소의 기단부는 상기 회전 축선을 중심으로 절삭 요소의 회전을 부여하기 위해 회전 가능한 샤프트에 결합되고, 절삭 요소의 말단부는 신체 내강으로부터 물질을 절삭하도록 구성된 절삭 에지를 갖는다. 절삭 요소 및 회전 가능한 샤프트는 관형체 내에서, 절삭 요소가 관형체 내에 수용되어 있는 보관 위치와, 절삭 요소가 램프의 기울어진 표면과 맞물려, 길이 방향 축선을 따라 방향 전환됨으로써, 절삭 요소의 길이 방향 축선의 적어도 일부가 관형체의 길이 방향 축선에 평행하지 않게 되고, 절삭 에지의 적어도 일부가 측면 개구를 통해 연장하게 되는 절삭 위치 사이에서 길이 방향으로 이동할 수 있다.
카테터는 편의 부재(biasing member)를 더 포함할 수 있고, 편의 부재는, 회전 가능한 샤프트와 결합되고, 절삭 요소를 보관 위치를 향해 편의시키도록 구성된다. 편의 부재는 측면 개구의 기단 쪽에서 관형 샤프트에 결합되는 멈춤부와, 회전 가능한 샤프트의 말단부 및 멈춤부에 결합되는 후퇴 부재(retraction member)를 포함할 수 있다. 절삭 요소가 보관 위치로부터 절삭 위치로 길이 방향으로 연장됨에 따라, 후퇴 부재가 압축되어, 절삭 요소를 절삭 위치로부터 보관 위치로 후퇴시키는 후퇴력을 생성한다. 카테터의 멈춤부는 후퇴 링일 수 있고, 후퇴 부재는 후퇴 스프링일 수 있다.
카테터는 회전 가능한 샤프트가 루멘을 형성하는 벽을 갖는 것을 포함할 수 있으며, 카테터는 측면 개구의 기단 쪽 위치에서 관형체 내에 위치되는 물질 수집 챔버를 더 포함할 수 있다. 카테터는 측면 개구의 말단 쪽에 노즈콘을 포함할 수 있고, 노즈콘은 이미징 변환기를 수용한다. 노즈콘은 루멘 벽 및 적어도 하나의 슬롯을 더 포함할 수 있고, 이미징 변환기는 노즈콘의 슬롯 및 루멘 벽을 통해 혈관의 360°영상 성능을 가질 수 있다. 카테터는 관형체의 외측면을 따라 연장되는 가이드와이어 루멘을 더 포함할 수 있다.
카테터는, 관형체의 기단 부분에 부착되는 핸들을 포함할 수 있고, 상기 핸들은 전원, 전원에 결합되는 모터, 및 회전 가능한 샤프트에 결합되는 캠 종동절을 포함하며, 모터는 전원에 의해 활성화될 때, 회전 가능한 샤프트 및 캠 종동절에 말단 방향으로의 이동 및 회전을 전달하여, 절삭 요소를 보관 위치로부터 절삭 위치로 이동시키도록 구성된다. 핸들은 모터에 결합되는 원통형 캠을 더 포함할 수 있고, 원통형 캠은 캠 종동절로부터의 돌출부를 수용하도록 구성되는 나선형 슬롯을 포함하고, 모터에 의한 원통형 캠의 회전은 원통형 캠의 나선형 슬롯 내에서 캠 종동절의 돌출부를 나선형 슬롯의 기단부에서의 시작 위치로부터 나선형 슬롯의 말단부를 향하는 연장 위치로 길이 방향으로 연장시키고, 이에 따라 회전 가능한 샤프트 및 절삭 요소가 보관 위치로부터 절삭 위치로 길이 방향으로 연장한다.
카테터는 관형체를 수용하도록 크기 설정되는 루멘을 형성하는 본체를 갖는 컨트롤러를 포함할 수 있고, 컨트롤러는 본체 내에 대향하는 샤프트 맞물림 요소들, 레버 및 활성화 부재를 더 가지며, 레버는, 샤프트 맞물림 요소들이 관형체와 맞물리고 모터를 활성화하기 위해 전원과 연통하는 활성화 부재와 맞물리는 맞물림 위치로, 그리고 본체가 자유롭게 회전하고 기다란 관형 샤프트를 축선 방향으로 병진 운동하며 전원으로의 연통이 중지되는 맞물림 해제 위치로 이동 가능하다.
카테터는 금속성인 회전 가능한 샤프트를 포함할 수 있고, 회전 가능한 샤프트의 일부는 나선형으로 절삭될 수 있다. 다른 실시예에서, 카테터는 일반적으로, 기단부와 말단부, 및 상기 말단부의 기단 쪽에 위치되는 측면 개구를 갖는 관형체와; 관형체의 루멘 내에 배치되고 기단부와 말단부를 갖는 회전 가능한 샤프트와; 회전 가능한 샤프트에 결합되고 절삭 에지를 갖는 절삭 요소와; 회전 가능한 샤프트의 기단부에 인접하여 회전 가능한 샤프트에 고정되는 캠 종동절과; 관형체의 기단부에 인접하여 관형체에 부착되고, 모터 및 모터와 캠 종동절에 결합되는 원통형 캠을 포함하는 핸들을 포함한다. 절삭 요소 및 회전 가능한 샤프트는 관형체 내에서, 절삭 요소가 관형체에 수용되는 보관 위치와, 절삭 에지의 적어도 일부가 측면 개구를 통해 연장되는 절삭 위치 사이에서 길이 방향으로 이동 가능하다. 모터는 상기 절삭 요소를 보관 위치로부터 절삭 위치로 이동시키도록 캠 종동절에 병진 운동을 부여하고, 또한 상기 절삭 요소가 절삭 위치에 있을 때, 상기 절삭 요소를 회전 축선을 중심으로 회전시키도록 캠 종동절에 회전 운동을 부여하기 위해, 상기 원통형 캠으로 회전 운동을 전달하도록 구성된다.
원통형 캠은 나선형 슬롯을 가질 수 있고, 캠 종동절은 돌출부를 가질 수 있으며, 모터에 의한 원통형 캠의 회전은 원통형 캠의 나선형 슬롯 내에서 캠 종동절의 돌출부를 나선형 슬롯의 기단부에서의 시작 위치로부터 나선형 슬롯의 말단부를 향하는 연장 위치로 이동시킴으로써, 관형체 내에서 회전 가능한 샤프트를 길이 방향으로 연장시켜, 회전 가능한 샤프트를 보관 위치로부터 절삭 위치로 길이 방향으로 연장시킨다. 카테터는 원통형 캠의 시작 위치의 캠 종동절을 편의시켜, 절삭 요소를 보관 위치를 향해 편의시키도록 구성되는 원통형 캠에 결합되는 편의 부재를 더 포함할 수 있다. 편의 부재는 회전 가능한 샤프트에 결합되는 멈춤부 및 원통형 캠의 기단부 및 멈춤부에 결합되는 후퇴 부재를 가질 수 있다. 후퇴 부재의 압축은 원통형 캠의 회전이 중지된 때, 캠 종동절의 핀을, 원통형 캠의 나선형 슬롯 내의 연장 위치로부터 원통형 캠의 나선형 슬롯의 시작 위치로 복귀시켜, 절삭 요소를 절삭 위치로부터 보관 위치로 복귀시키는 후퇴력을 생성한다. 후퇴 부재는 후퇴 스프링일 수 있고, 멈춤부는 너트일 수 있다.
핸들은 절삭 위치에서 절삭 에지가 관형체의 외경을 초과하여 연장되는 거리를 선택적으로 제어하기 위해 회전 가능한 샤프트에 결합되는 절삭 깊이 컨트롤러를 포함할 수 있다. 절삭 깊이 컨트롤러는 둘 이상의 슬롯형 거리 마커를 갖는 너트와, 이동 가능한 레버를 갖는 절삭 깊이 조정 부재를 가질 수 있으며, 절삭 깊이 조정 부재가 너트에 조정 가능하게 결합되면, 이동 가능한 레버는 슬롯형 거리 마커 중 하나에 수용된다. 각각의 슬롯형 거리 마커는 캠 종동절이 길이 방향으로 연장될 거리를 표시하여, 회전 가능한 샤프트 및 절삭 요소가 길이 방향으로 연장될 거리를 표시한다. 카테터는 절삭 깊이 조정 부재가 너트에 조정 가능하게 더 멀리 결합 될수록, 원통형 캠의 시작 위치로부터 너트까지의 거리가 더 작아지고, 캠 종동절이 길이 방향으로 더 적게 연장되어, 회전 가능한 샤프트와 절삭 요소가 길이 방향으로 연장될 거리를 표시하도록 구성될 수 있다.
카테터는 편의 부재를 포함할 수 있고, 편의 부재는 원통형 캠 및 회전 가능한 샤프트에 결합되고, 원통형 캠의 시작 위치의 캠 종동절을 편의시켜 절삭 요소를 보관 위치를 향해 편의시키도록 구성된다. 카테터는 편의 부재의 압축이 후퇴력을 생성하도록 구성될 수 있고, 후퇴력은 원통형 캠의 회전이 중지된 때, 캠 종동절의 핀을, 원통형 캠의 나선형 슬롯 내의 연장 위치로부터 원통형 캠의 나선형 슬롯의 시작 위치로 복귀시켜, 절삭 요소를 절삭 위치로부터 보관 위치로 복귀시킨다.
카테터는 측면 개구의 말단 쪽에 노즈콘을 포함할 수 있고, 노즈콘은 이미징 변환기를 수용한다. 노즈콘은 루멘 벽 및 적어도 하나의 슬롯을 가지며, 이미징 변환기는 노즈콘의 슬롯 및 루멘 벽을 통해 혈관의 360°영상 성능을 갖는다.
카테터는 관형체를 수용하도록 크기 설정된 루멘을 형성하는 본체를 갖는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 본체 내의 대향하는 샤프트 맞물림 요소들, 레버 및 활성화 부재를 더 포함할 수 있다. 컨트롤러는 샤프트 맞물림 요소들이 관형체와 맞물리고 모터를 활성화하는 전원과 연통하는 활성화 부재와 맞물리는 맞물림 위치와, 본체가 자유롭게 회전하고 기다란 관형 샤프트를 축선 방향으로 병진 운동하며 전원으로의 연통이 중지되는 맞물림 해제 위치로 레버가 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 신체 내강 내의 치료 부위로부터 물질을 제거하는 방법은 일반적으로 신체 내강 내 치료 부위까지 카테터를 신체 내강 내에서 전진시키는 단계를 포함한다. 카테터는, 기단부와 말단부, 길이 방향 축선, 상기 말단부에 인접한 측면 개구, 및 길이 방향 축선을 따라 연장되는 루멘을 갖는 관형체와, 관형체의 루멘 내에 배치되고, 기단부와 말단부 및 이 기단부와 말단부 사이에서 연장되는 길이 방향 축선을 갖는 회전 가능한 샤프트와, 관형체의 말단부에 인접하여 관형체에 결합되고, 측면 개구에 대체로 대향해 기울어진 표면을 갖는 램프와, 기단부와 말단부, 이 기단부와 말단부 사이에서 연장하는 길이 방향 축선, 및 기단부와 말단부 사이에서 연장되는 회전 축선을 갖는 가요성 절삭 요소를 포함하며, 절삭 요소의 기단부는 회전 축선을 중심으로 절삭 요소의 회전을 부여하기 위해 회전 가능한 샤프트에 결합되고, 절삭 요소의 말단부는 신체 내강으로부터 물질을 절삭하도록 구성된 절삭 에지를 갖는다. 상기 방법은 카테터를 전진시키는 상기 단계 이후에, 절삭 요소가 관형체에 수용되는 보관 위치로부터 절삭 요소가 램프의 기울어진 표면과 맞물려 길이 방향 축선을 따라 방향 전환됨으로써 절삭 요소의 길이 방향 축선의 적어도 일부가 관형체의 길이 방향 축선에 평행하지 않게 되고, 절삭 에지의 적어도 일부가 측면 개구를 통해 연장하게 되는 절삭 위치로 절삭 요소를 이동시키기 위해, 관형체 내에서 절삭 요소 및 회전 가능한 샤프트를 길이 방향으로 이동시키는 단계를 더 포함한다. 치료 부위로부터 물질을 절삭하기 위해 절삭 요소의 절삭 에지를 치료 부위를 가로질러 이동시키도록, 카테터는 절삭 요소가 절삭 위치에 있는 상태에서 신체 내강을 통해 말단 방향으로 전진된다.
다른 실시예에서, 신체 내강 내의 치료 부위로부터 물질을 제거하는 방법은 일반적으로 신체 내강 내에서 카테터를 신체 내강 내의 치료 부위로 전진시키는 단계를 포함한다. 카테터는, 기단부와 말단부 및 상기 말단부의 기단 쪽에 위치되는 측면 개구를 갖는 관형체와, 관형체의 루멘 내에 배치되고 기단부와 말단부를 갖는 회전 가능한 샤프트와, 회전 가능한 샤프트에 결합되고 절삭 에지를 갖는 절삭 요소와, 회전 가능한 샤프트의 기단부에 인접하여 회전 가능한 샤프트에 고정되는 캠 종동절과, 관형체의 기단부에 인접하여 관형체에 부착되고, 모터, 및 모터와 캠 종동절에 결합되는 원통형 캠을 포함하는 핸들을 포함한다. 카테터를 전진시키는 상기 단계 이후에, 모터는, i) 절삭 요소가 관형체 내에 수용되는 보관 위치로부터 절삭 에지의 적어도 일부가 측면 개구를 통해 연장되는 절삭 위치로 절삭 요소 및 샤프트를 길이 방향으로 이동시키도록 캠 종동절에 병진 운동을, 그리고 ii) 절삭 요소를 절삭 위치로 이동시킨 후에 절삭 요소 및 샤프트를 회전시키도록 캠 종동절에 회전 운동을 부여하기 위해, 원통형 캠으로 회전 운동을 전달하도록 활성화된다. 치료 부위로부터 물질을 절삭하기 위해, 치료 부위를 가로질러 절삭 요소의 절삭 에지를 이동시키도록, 카테터는 절삭 요소가 절삭 위치에 있는 상태에서 신체 내강을 통해 말단 방향으로 전진된다.
전술한 방법들 중 어느 하나의 카테터는 편의 기구를 포함할 수 있으며, 상기 편의 기구는 회전 가능한 샤프트에 결합되고 보관 위치를 향해 절삭 요소를 편의시키도록 구성된다. 상기 방법은 관형체 내의 보관 위치로부터 연장된 절삭 위치로 절삭 요소를 이동시키는 단계가 편의 기구를 압축하여 후퇴력을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 본 방법에 있어서, 절삭 요소를 연장된 절삭 위치로부터 보관 위치로 후퇴시키는 단계는 편의 기구의 압축에 의해 생성되는 후퇴력에 의해 행해질 수 있으며, 이때 편의 기구의 후퇴력이 발휘됨에 따라, 절삭 요소는 길이 방향으로 후퇴된다.
전술한 방법들 중 어느 하나의 카테터의 핸들은 관형체의 기단부에 결합될 수 있으며, 전원, 모터, 및 모터에 결합되는 원통형 캠을 가질 수 있다. 원통형 캠은 나선형 슬롯, 및 회전 가능한 샤프트에 결합되는 캠 종동절을 가질 수 있다. 캠 종동절은 원통형 캠의 나선형 슬롯 내에 수용되도록 구성되는 핀을 가질 수 있다.
관형체 내의 보관 위치로부터 연장된 절삭 위치로 절삭 요소를 이동시키는 단계는 원통형 캠의 나선형 슬롯 내의 캠 종동절의 핀을 나선형 슬롯의 기단부의 시작 위치로부터 나선형 슬롯의 말단부를 향하는 연장 위치로 이동시켜, 회전 가능한 샤프트를 길이 방향으로 연장시키고, 측면 개구에 대향하는 램프의 기울어진 표면의 상방으로 절삭 요소의 일부를 연장시켜, 측면 개구를 통해 관형체의 외경을 초과하여 절삭 에지를 연장시키는 원통형 캠의 회전에 의해 실행될 수 있다.
전술한 방법들 중 어느 하나의 카테터는 회전 가능한 샤프트에 결합되는 절삭 깊이 컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 방법은 절삭 에지가 절삭 위치에서 관형체의 외경을 초과하여 연장하는 절삭 깊이를 선택적으로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 방법들 중 어느 하나의 절삭 깊이 컨트롤러는 적어도 하나의 슬롯형 거리 마커를 갖는 너트에 조정 가능하게 결합되는 레버를 갖는 절삭 깊이 어댑터를 포함할 수 있으며, 레버는 적어도 하나의 슬롯형 거리 마커 내에 수용되도록 구성되고, 적어도 하나의 슬롯형 거리 마커는 절삭 요소의 특정 절삭 깊이이도록 구성된다. 상기 방법의 카테터는 원통형 캠의 기단부와 너트의 말단부 사이의 간극을 더 포함할 수 있고, 상기 간극은 길이를 가지며, 편의 기구는 원통형 캠의 기단부 및 너트의 말단부에 결합된다.
절삭 에지가 절삭 위치에서 관형체의 외경을 초과하여 연장하는 거리를 선택적으로 제어하는 단계는 상기 간극의 길이가, 너트에 대한 절삭 깊이 어댑터의 조정 가능한 결합 및 슬롯형 거리 마커 내의 레버의 수용에 의해 제어되고, 캠 종동절의 핀이 원통형 캠의 나선형 슬롯 내에서 시작 위치로부터 연장 위치를 향해 이동함에 따라, 너트가 원통형 캠의 기단부를 향해 길이 방향으로 연장되어, 편의 기구를 압축한다는 것을 더 포함한다. 절삭 에지가 절삭 위치에서 관형체의 외경을 초과하여 연장하는 거리를 선택적으로 제어하는 단계는 간극의 길이가 짧을수록, 절삭 에지가 절삭 위치에서 관형체의 외경을 초과하여 연장하는 길이가 짧아진다는 것을 더 포함한다.
절삭 요소를 관형체 내의 보관 위치로부터 연장된 절삭 위치로 이동시키는 단계는 편의 기구의 압축이 후퇴력을 생성하는 것을 더 포함한다. 절삭 요소를 연장된 절삭 위치로부터 보관 위치로 후퇴시키는 단계는 편의 기구의 압축에 의해 생성된 후퇴력에 의해 실행될 수 있으며, 원통형 캠의 회전이 중지되면, 편의 기구의 후퇴력이 발휘되어 캠 종동절의 핀을 나선형 슬롯의 연장 단부로부터 나선형 슬롯의 시작 단부로 후퇴시킨다.
본 발명의 이들 및 다른 태양은 이하의 바람직한 실시예들의 설명, 도면 및 특허청구범위로부터 명백할 것이다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들의 상세는 이하의 설명 및 첨부 도면에 개시된다. 본 발명의 다른 특징, 목적, 및 이점들은 발명의 상세한 설명 및 도면으로부터, 그리고 특허청구범위로부터 명백할 것이다.
도 1a는 절삭 요소가 보관 위치에 있는 아테렉토미 카테터의 말단부 부분의 부분적인 길이 방향 단면의 개략도이다.
도 1b는 절삭 요소가 절삭 위치에 있는 것을 제외하고는 도 1a와 유사한 도면이다.
도 1c는 아테렉토미 카테터의 대안적인 실시예의 말단부 부분의 부분적인 측 단면의 개략도이다.
도 2a는 캠 종동절이 원통형 캠에 대해 시작 위치에 있는, 도 1a 및 도 1c의 아테렉토미 카테터의 커터 드라이버의 부분적인 측 단면의 개략도이다.
도 2b는 캠 종동절이 원통형 캠에 대해 중간 위치에 있는 것을 제외하고는 도 2a와 유사한 도면이다.
도 3은 캠 종동절 및 원통형 캠의 부분적인 개략 평면도이다.
도 4는 도 2a의 커터 드라이버 및 컨트롤러의 개략 측면도이다.
도 5a는 컨트롤러의 길이 방향 단면의 개략도이다.
도 5b는 컨트롤러의 개략 단면도이다.
도 6은 아테렉토미 카테터의 제2 실시예의 말단부의 부분적인 길이 방향 단면의 개략도이다.
도 7a는 절삭 요소가 보관 위치에 있는 아테렉토미 카테터의 제3 실시예의 말단부의 부분적인 길이 방향 단면의 개략도이다.
도 7b는 절삭 요소가 절삭 위치에 있는 것을 제외하고는 도 7a와 유사한 도면이다.
도 8은 절삭 깊이 조정기를 갖는 도 7a의 아테렉토미 카테터의 커터 드라이버의 하우징의 길이 방향 개략 단면도이다.
도 9는 절삭 깊이 조정기의 기단부의 부분적인 개략 단부도이다.
도 10a는 제1 구성의 드라이버 회로의 제1 실시예의 회로도이다.
도 10b는 드라이버 회로가 제2 구성인 점을 제외하고는 도 10a와 유사한 도면이다.
도 11a는 제1 구성의 드라이버 회로의 제2 실시예의 회로도이다.
도 11b는 드라이버 회로가 제2 구성인 점을 제외하고는 도 11a와 유사한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 장치는 일반적으로, 목표로 한 신체 내강으로의 관 내 도입을 위해 구성되는 카테터 본체를 갖는 카테터를 포함할 것이다. 카테터 본체의 치수 및 다른 물리적인 특징들은 접근해야 할 신체 내강에 따라 현저하게 변경될 것이다. 혈관 내 도입을 의도한 아테렉토미 카테터의 예시적인 경우에 있어서, 카테터 본체의 말단 부분은 전형적으로 매우 가요적이고, 가이드와이어 위에서 혈관 구조 내의 목표 부위로의 도입에 적합하다. 특히, 카테터는 가이드와이어 채널이 카테터 본체를 완전히 관통할 때, "오버-더-와이어(over-the-wire)" 도입이 의도될 수 있으며, 또는 가이드와이어 채널이 카테터 본체의 말단 부분만을 통해 연장되는 경우, "급속 교환" 도입이 의도될 수 있다. 다른 경우에, 카테터의 말단 부분 상에 고정형 또는 일체형 코일 팁 또는 가이드와이어 팁을 제공하거나, 또는 심지어 가이드와이어가 전체적으로 존재하지 않을 수 있다. 예시의 편의를 위해, 가이드와이어는 모든 실시예에서 개시되지 않을 것이며, 가이드와이어들은 이들 실시예들 중 임의의 실시예에 통합될 수 있음을 인식해야 한다.
혈관 내 도입이 의도되는 카테터 본체는 전형적으로 50 cm 내지 200 cm 범위의 길이, 및 1 프렌치 내지 12 프렌치(0.33 mm: 1 프렌치), 일반적으로 3 프렌치 내지 9 프렌치 범위의 외경을 가질 것이다. 관상 동맥 카테터의 경우에, 길이는 전형적으로 125 cm 내지 200 cm 범위이고, 외경은 바람직하게는 8 프렌치 미만, 보다 바람직하게는 7 프렌치 미만, 가장 바람직하게는 2 프렌치 내지 7 프렌치 범위이다. 카테터 본체는 전형적으로 통상의 압출 기술에 의해 제조되는 유기 중합체로 구성될 것이다. 적합한 중합체에는 폴리염화비닐, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 실리콘 고무, 천연 고무 등이 포함된다. 선택적으로, 카테터 본체는 회전 강도, 세로 강도(column strength), 인성, 추진성 등을 증가시키기 위해, 브레이드(braid), 나선형 와이어, 코일, 축사(axial filament) 등으로 보강될 수 있다. 적합한 카테터 본체는 요구되는 경우, 하나 이상의 루멘이 제공되며, 압출에 의해 형성될 수 있다. 카테터 직경은 통상의 기술을 사용하여 열 팽창 및 수축에 의해 변경될 수 있다. 따라서, 이에 따른 카테터는 통상의 기술에 의해, 관상 동맥 및 말초 동맥 양자를 비롯한 혈관계에 대한 도입에 적합할 것이다.
본 발명의 실시예들의 아테렉토미 카테터의 측면 개구 또는 절삭 창은 대략 2 내지 6 mm의 길이를 가질 수 있다. 그러나 다른 실시예에서, 개구 또는 절삭 창은 보다 크거나 보다 작을 수 있지만, 커터가 치료 부위에서 신체 내강으로부터 물질을 절삭 또는 제거하는데 충분한 미리 정해진 거리만큼 돌출할 수 있도록 충분히 커야 한다.
도 1 내지 도 5b는 아테렉토미 카테터(2A)의 다양한 부분 또는 특징부를 도시한다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 카테터(2A)는 노즈콘(3a), 관형체(8), 및 측면 개구(6)를 갖는다. 카테터(2A)는 또한 전체적으로 도면부호 "4"로 표시된, 가요성 절삭 요소를 포함하며, 가요성 절삭 요소는 회전 가능한 가요성 샤프트(20)에 결합되고, 카테터는 혈관과 같은 혈류 루멘으로부터 물질을 절삭하는데 사용된다. 가요성 절삭 요소(4)는 회전 가능한 가요성 샤프트(20)의 말단부에 결합된다. 절삭 요소(4)는 제1 관형 부재를 포함할 수 있고, 샤프트(20)는 제2 관형 부재를 포함할 수 있다. 제1 관형 부재는, 제1 관형 부재의 외측 표면이 제2 관형 부재의 내측 표면에 접합 또는 다른 방식으로 고정될 수 있도록, 제2 관형 부재의 내경 내에 수용되도록 크기 설정되는 외경을 갖는다. 샤프트(20)를 조정함으로써, 절삭 요소(4)가 보관 위치(도 1a)와 절삭 위치(도 1b) 사이에서 이동 가능하다. 보관 위치에서, 절삭 요소(4)의 회전 축선은 도 1a에 도시된 바와 같이, 관형체(8)의 길이 방향 축선(LA)에 평행하다. 절삭 위치에서, 절삭 요소(4)의 회전 축선은 도 1b에 도시된 바와 같이, 절삭 요소의 기단부와 말단부 사이에서 방향 전환되고, 절삭 요소(4)의 말단 팁(19)의 적어도 일부는 측면 개구(6)를 통해 관형체(8)의 외경을 지나 연장된다. 말단 팁(19)은 절삭 에지(22)를 포함할 수 있다. 말단 팁(19)은 또한, 연마 재료, 치형부, 핀(fin) 또는 절삭 없이 조직 또는 물질을 파쇄하는 다른 유사한 구조물(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 절삭 요소(4)의 회전 축선이 관형체(8)의 길이 방향 축선(LA)로부터 측면 개구(6)를 향해 방향 전환됨에 따라, 말단 팁(19)의 일부는 관형체(8)로부터 측면 개구(6)를 통해 관형체의 외경을 지나 외측으로 연장된다.
전술된 바와 같이, 가요성 절삭 요소(4) 및 회전 가능한 샤프트(20)는 나중에 용접, 솔더링(soldering), 브레이징(brazing), 접착 접합, 기계적 상호 체결 또는 다른 수단에 의해 함께 결합되는 다수의 부품 또는 관형 부재로 구성될 수 있다. 대안적으로, 절삭 요소(4) 및 회전 가능한 샤프트(20)는 말단부에서 충분한 가요성을 갖는 단일의 관형 부재일 수 있는 하나의 연속적인 부품으로 형성될 수 있다.
가요성 절삭 요소(4) 및 회전 가능한 샤프트(20)는 충분한 가요성을 갖는 임의의 적합한 물질, 예를 들어 경납 와이어, 나선형으로 권취된 와이어 또는 추가적인 가요성을 제공하기 위해 나선형으로 절삭될 수 있는 고형관으로 제조될 수 있다. 가요성 절삭 요소(4) 및 회전 가능한 샤프트(20)는 임의의 적합한 중합체나 금속 또는 이들의 조합으로 제조될 수 있다. 또한, 절삭 요소(4), 회전 가능한 샤프트(20) 또는 이들 양자는 추가적인 가요성을 제공하기 위해 나선형 절삭부가 제공된 적합한 금속 또는 중합체로 제조되는 고형관일 수 있다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 말단 팁(19)은 절삭 요소(4)의 다른 부분에 사용되는 물질과는 상이한 물질로 제조되는 별도의 부품 또는 요소일 수 있다. 예를 들어, 말단 팁(19)은 절삭 에지(22) 또는 다른 조직 파쇄 구조물을 예리한 상태로 형성 및 유지할 수 있는 탄화 텅스텐과 같은 충분히 단단한 물질로 형성될 수 있다. 드라이브 샤프트(20) 및 절삭 요소(4) 양자는 응용예에 따라 동일한 물질 또는 상이한 물질로 제조될 수 있다는 점을 인식해야 한다.
사용 동안, 카테터(2A)의 말단부는 절삭 요소(4)가 보관 위치(도 1a)에 있는 상태로, 혈관의 치료 부위 근처에 위치된다. 절삭 요소(4)는 샤프트(20)를 말단 방향으로 전진시킴으로써, 도 1b에 도시된 절삭 위치로 이동된다. 다음으로, 카테터(2A)는 절삭 요소(4)가 작업 또는 절삭 위치에 있는 동시에, 이하 추가적으로 상세하게 설명되는 바와 같이 중심 축선을 중심으로 회전하는 상태에서, 혈관을 통해 말단 방향으로 이동될 수 있다. 절삭 에지(22)가 작업 또는 절삭 위치에서 회전하는 상태에서 카테터(2A)가 혈관을 통해 이동함에 따라, 절삭 요소(4)의 절삭 에지에 의해 절삭되거나 파쇄되는 임의의 조직, 세포 파편, 플라크, 혈액 또는 다른 물질은 절삭 요소(4)의 중공 루멘(4a)으로, 그리고 절삭 요소(4)의 기단 쪽에 위치되는 조직 챔버(12)로 안내된다. 조직 챔버(12)는 회전 가능한 샤프트(20)의 중공 루멘부일 수 있다. 이러한 설계에서, 카테터 노즈콘(3a)은 조직 무더기를 수용하도록 크기 설정될 필요가 없어 크기가 감소되거나, 도 6과 관련하여 설명되는 것과 같이 가시화 장비를 수용하도록 설계될 수 있다. 조직 수집 챔버(12)는 노즈콘(3a)의 크기에 의해 크기가 제한되지 않기 때문에, 챔버는 절삭 요소(4)의 기단 쪽에서 최대로, 카테터 본체(8)의 길이에 이르기까지 임의의 요구되는 크기로 제조될 수 있다.
진공원(도시되지 않음)이 추가로 관형체(8)의 기단부에 공급될 수 있으며, 치료 부위에서 절삭되어 수집된 임의의 물질의 수집 및 이송을 추가로 도울 수 있다. 진공원은 치료 부위의 파편을, 절삭 요소(4)의 중공 루멘(4a)으로, 그리고 회전 가능한 샤프트(20)의 조직 챔버(12)로 흡입할 수 있다. 또한, 진공원은 치료 부위의 파편을, 절삭 요소(4)의 중공 루멘(4a)으로, 그리고 조직 수집 챔버(12)로 흡입하여, 카테터(2A)의 기단부를 통해 배출하도록 구성될 수 있다. 진공원은 응용예에 따라, 핀치 밸브 또는 다른 제어 수단을 통해 수집 및 이송되는 물질의 흡입을 제어할 수 있다. 이러한 방식에서, 조직 챔버(12)는 임의의 저장 또는 크기 한정에 의해 제한되지 않으며, 카테터 본체(8)의 임의의 요구되는 길이만큼일 수 있다.
측면 개구(6)를 통해 절삭 요소(4)의 말단 팁(19)을 노출시키기 위해, 회전 가능한 샤프트(20) 및 이에 결합된 절삭 요소는 보관 위치로부터 말단 방향으로 이동된다. 말단 방향으로의 이동이 진행됨에 따라, 절삭 요소(4)는 관형체(8)에 부착된 램프(16a)를 타고 올라간다. 절삭 요소(4)와 램프(16a) 사이의 상호 작용은, 회전 축선이 절삭 요소의 기단부와 말단부 사이에서 카테터의 길이 방향 축선(LA)로부터 멀어지도록 방향 전환되는 절삭 위치로 절삭 요소(4)를 방향 전환시킨다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 절삭 요소(4)가 절삭 위치에 있는 경우, 절삭 요소의 기단 부분은 카테터(2A)의 길이 방향 축선(LA)과 대체로 정렬되는 회전 축선을 갖는 반면, 절삭 요소의 말단 부분[말단 팁(19) 포함]은 카테터의 길이 방향 축선(LA)로부터 각도 α만큼 방향 전환되는 회전 축선을 갖는다. 각도 α는 측면 개구가 바람직하지 않게 길어질 필요 없이, 절삭 에지(22)가 측면 개구(6)를 통해 요구되는 절삭 깊이(CD)로 노출되기에 충분하게 경사지도록 선택된다. 예를 들어, 각도 α는 10° 내지 30° 범위일 수 있다. 절삭 깊이(CD)의 치수는 절삭될 물질, 치료될 혈관, 및 카테터(2A)의 응용예에 따라 변경될 수 있다. 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 절삭 깊이(CD)는 카테터가 사용되는 응용예에 따라 요구되는 바와 같이 절삭 깊이가 제어될 수 있도록 조정될 수 있다.
일부 실시예에서, 카테터(2A)는 카테터 본체(8) 전체의 말단 방향으로의 전진이 내강의 혈관의 폐색 물질을 통해 회전 커터를 이동시킬 수 있도록, 혈관 내강 표면에 대한 위치로 절삭 요소(4)를 압박하는 것을 도울 수 있는 관형체(8)의 말단 부분의 예비-성형된 곡률을 가질 수 있다. 절삭 요소(4)는 측면 개구(6) 외부로 카테터의 관형체(8)의 외경을 초과한 거리인 절삭 깊이(CD)를 갖기 때문에, 사용자는 조직을 측면 개구 내로 함입시킬 필요가 없다. 카테터(2A)의 예비 성형된 압박부는 또한, 내강 혈관의 일그러진 해부학적 구조를 통한 카테터의 말단 방향으로의 전진을 돕는다.
카테터(2A)는 모노레일 카테터로도 알려진 급속 교환 카테터로서, 또는 오버 더 와이어 카테터로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 카테터(2A)의 팁은 약 0.014 in, 약 0.018 in, 약 0.035 in의 직경 또는 임의의 다른 적합한 직경을 갖는 가이드와이어를 수용하도록 크기 설정되는 말단 개구 및 기단 개구를 갖는 루멘(13)을 포함할 수 있다.
도 1a 및 도 1b를 계속하여 참조하면, 카테터(2A)는 편의 기구를 가질 수 있으며, 편의 기구는 측면 개구(6)의 기단 쪽에서, 회전 가능한 샤프트(20)의 말단부에 결합되며, 대체로 도면부호 "7a"로 표시된다. 편의 기구(7a)는 절삭 요소(4)를 보관 위치를 향해 편의시키도록 구성된다. 편의 기구(7a)는 또한, 절삭 요소(4)가 측면 개구(6)로부터 요구되는 절삭 깊이(CD)보다 더 연장되는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다. 편의 기구(7a)는 연속적이거나 불연속적인 링 또는 다른 적합한 수단과 같은 멈춤부(9) 및 스프링(예를 들어, 압축 스프링) 또는 다른 적합한 탄성 부재와 같은 후퇴 부재(10a)를 포함할 수 있다. 멈춤부(9)는 측면 개구(6)의 기단 쪽 위치에서 관형체(8)에 결합될 수 있다. 후퇴 부재(10a)의 일단부는 멈춤부(9)의 기단측에 인접할 수 있고, 타단부는 회전 가능한 샤프트(20)의 말단부에 인접할 수 있다. 회전 가능한 샤프트(20)의 말단부는 후퇴 부재(10a)에 대하여 회전 가능한 샤프트의 말단부를 보강하는 것을 돕도록 멈춤부 숄더(21)를 선택적으로 포함할 수 있다. 후퇴 부재(10a)는 절삭 요소(4)가 보관 위치에 있을 때, 휴지 또는 비-압축 상태에 있게 되고, 절삭 요소가 절삭 위치에 있을 때, 압축 상태에 있게 된다. 절삭 요소(4)를 보관 위치로부터 절삭 위치로 말단 방향으로 이동시키기 위해, 회전 가능한 샤프트(20)에 힘이 인가되는 경우, 회전 가능한 샤프트는 후퇴 부재(10a)를 압축(넓은 의미로는, "변형")한다. 후퇴 부재(10a)의 압축은 편의 기구 내에 저장되는 후퇴력을 생성한다. 탄성 후퇴 부재(10a)를 압축하는 힘이 더 이상 인가되지 않는 경우, 후퇴 부재(10a)의 압축에 의해 저장된 후퇴력이 회전 가능한 샤프트(20)를 기단 방향으로 밀어 절삭 요소(4)를 보관 위치로 복귀시킨다.
도 1b에 도시된 바와 같이 회전 가능한 샤프트(20) 및 절삭 요소(4)를 보관 위치로부터 절삭 위치로 말단 방향으로 이동시키기 위해 공급되는 힘은 멈춤부(9)와 샤프트(20)의 말단부 사이의 후퇴 부재(10a)를 압축하고, 후퇴 부재(10a) 내에 저장되는 후퇴력을 생성한다. 멈춤부 숄더(21)는 후퇴 부재(10a)에 대한 샤프트(20)의 회전 및/또는 압축의 힘으로부터 발생할 수 있는 임의의 구조적 피로로부터의 마모를 방지하기 위해, 회전 가능한 샤프트(20)의 말단부를 보강할 수 있다. 후퇴 부재(10a)의 압축은 멈춤부(9)에 대한 후퇴 부재의 최대 압축이 발생하여 측면 개구(6)를 통과하는 절삭 요소(4)의 최대 절삭 깊이(CD)를 생성할 때까지 계속될 수 있다. 후퇴 부재(10a)의 최대 압축은 필수적인 것은 아니며, 응용예에 따라서는 후퇴 부재의 완전 압축 미만의 압축이 발생할 수 있으며, 이에 따라 절삭 요소(4)의 절삭 깊이에 있어서의 가변성이 허용된다는 것을 이해해야 한다. 회전 가능한 샤프트(20)에 더 이상 힘이 인가되지 않으면, 후퇴 부재(10a)의 압축에 의해 저장된 후퇴력이 멈춤부(9)에 대해 작용하고, 회전 가능한 샤프트(20)의 말단부를 기단 방향으로 가압하여 절삭 요소(4)를 보관 위치로 이동시킨다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 절삭 요소(4)는 절삭 에지(22)에 의해 절삭된 조직을 조직 챔버(12) 내로 안내하는 경사 표면(24)을 가질 수 있다. 절삭 에지(22)(및/또는 연마 재료, 치형부, 핀 또는 조직을 파쇄하는 다른 구조물)는 절삭 요소(4)의 반경 방향 외측 에지에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 경사 표면(24)은 표면의 매끄러운 특성을 저해하는 치형부, 핀 또는 다른 특징부가 없는 매끄럽고 연속적인 표면일 수 있다. 다른 실시예에서, 경사 표면(24)은 한정된 양의 치형부, 핀 또는 조직을 파쇄 및/또는 절삭하도록 기능하는 다른 특징부를 가질 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 회전 가능한 샤프트(20)는 카테터(2A)의 루멘(18)을 통해 카테터(2A)의 기단부에 결합된 예시적인 커터 드라이버 또는 핸들(5A)로 연장된다. 커터 드라이버(5A)는 모터(11)와, 전원(15; 예컨대 하나 이상의 배터리)과, (도시되지 않은) 마이크로 스위치와, 하우징(17)과, 그리고 모터(11)로부터 회전 가능한 샤프트(20)에 병진 운동 및 회전 운동을 전달하는 회전 조립체(25)를 포함한다. 커터 드라이브(5A)는 사용자가 카테터(2A)를 조작하기 위한 핸들로서 기능을 할 수 있다. (도시되지 않은) 레버, 트리거, 또는 다른 적절한 작동 수단이 작동되면, 이들은 마이크로 스위치를 폐쇄하여 전원(15)을 모터(11)에 전기적으로 접속함으로써, 회전 가능한 샤프트(20) 및 절삭 요소(4)를 회전시킨다. 절삭 요소(4)는 분당 약 1 내지 160,000회로 회전하지만 특정 분야에 따라 임의의 다른 적절한 속도로 회전될 수 있다.
도시된 실시예에서, 회전 조립체(25)는 도 2a, 도 2b 및 도 3에 도시된 바와 같이, 모터(11)의 (도시되지 않은) 출력 샤프트에 연결된 원통형 캠(27)과, 회전 가능한 샤프트(20)에 연결된 캠 종동절(26)을 포함한다. 캠 종동절(26)은 용접, 솔더링, 브레이징, 접착 접합, 기계적 상호 체결, 또는 다른 수단에 의해 회전 가능한 샤프트(20)에 견고하게 장착될 수 있고, 강철 또는 다른 금속과 같은 금속으로 제조되거나, 또는 폴리에스테르, 액정 중합체, 나일론, 또는 다른 중합체와 같은 엔지니어링 중합체로 제조될 수 있다. 캠 종동절(26)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 대체로 원통 형상으로 이루어지거나, 또는 다른 형상을 가질 수 있다. 캠 종동절(26)은 본체로부터 외측으로 연장된 돌출부(32; 예컨대, 핀 또는 롤러)를 포함한다. 돌출부(32)는 핀 형상 부재일 수 있지만 다른 형상도 가능하다. 캠 종동절(26)과 돌출부(32)는 적절히 접합되거나 연결되는 개별 부품이거나, 또는 단일한 일체형 부품일 수도 있다. 예를 들면, 돌출부(32)는 몰딩, 용접, 솔더링, 블레이징, 접착 접합, 기계적 상호 체결, 또는 다른 적절한 수단을 통해 캠 종동절(26)에 연결될 수 있다.
도 3에 최상으로 도시된 바와 같이, 원통형 캠(27)은 캠 종동절(26)로부터 돌출된 돌출부(32)를 수용하는 나선형 슬롯(31)을 가진다. 도시된 실시예에서, 나선형 슬롯(31)이 원통형 캠(27)의 벽을 통해 연장되지만, 나선형 슬롯은 원통형 캠의 내부 표면에 형성된 내부 홈일 수 있다. 원통형 캠(27)의 나선형 슬롯(31)은 원통형 캠의 기단부를 향하는 시작 위치(X)와, 원통형 캠의 말단부를 향하는 연장 위치(Z)를 가질 수 있으며, 회전 방향은 도 3의 화살표(38)로 도시된 바와 같이 반-시계 방향일 수 있다. 그러나, 원통형 캠(27) 내 나선형 슬롯(31)의 위치는 이에 제한되지 않으며, 회전 방향 및 응용예에 따라 시작 지점이 원통형 캠(27)의 말단부를 향해 위치될 수 있고 연장 위치가 원통형 캠(27)의 기단부를 향해 위치될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 시작 위치(X) 및 연장 위치(Z)가 나선형 슬롯(31)의 단부에 위치될 필요가 없으며 이들 모두가 나선형 슬롯 내 임의의 원하는 위치에 위치될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 원통형 캠(27)의 종 방향 축에 대한 나선형 슬롯(31)의 각도가 특정 해부학적 구조의 설계 조건에 적합하도록 변경될 수 있음을 이해할 것이다.
모터(11)에 의해 원통형 캠(27)에 회전이 제공되면, 캠 종동절(26)은 캠 종동절이 슬롯(21) 내에서 원통형 캠을 따름으로써 병진 운동(즉, 선형 운동)을 하여, 샤프트(20)의 병진 또는 선형 운동을 부여한다. 특히, 샤프트(20) 및 절삭 요소(4)는 도 3의 화살표(35)로 도시된 바와 같이, 도 1a에 도시된 보관 위치로부터 도 1b에 도시된 절삭 위치를 향해 말단 방향으로 이동한다. 회전 가능한 샤프트(20)가 말단 방향으로 이동하면, 기단 방향으로의 후퇴력이 후퇴 부재(10a)의 압축에 의해 생성된다. 캠 종동절(26)의 돌출부(32)가 나선형 슬롯(31)의 연장 위치(Z)로 완전히 전진하면, 캠 종동절은 원통형 캠(27)과 함께 회전하여 샤프트(20)의 회전 운동을 부여한다. 캠 종동절(26) 및 샤프트(20)가 회전하는 동안, 캠 종동절, 샤프트 및 절삭 요소(4)의 말단-방향 이동은 중지되고 후퇴 부재(10a)에 압축이 유지된다. 시작 위치(X)로부터 연장 위치(Z)까지의 나선형 슬롯(31)의 길이는 절삭 요소(4)가 보관 위치로부터 절삭 위치로 말단 방향으로 연장하는 거리를 결정할 수 있다. 캠 종동절(26)의 돌출부(32)가 원통형 캠(27)의 나선형 슬롯(31) 내에서 이동하는 거리는 제한되지 않으며 나선형 슬롯은 필요에 따라 다양한 절삭 깊이에 대응하는 다양한 길이를 가질 수 있음을 이해할 것이다.
모터(11)에 의한 원통형 캠(27)의 회전이 중지되면, 회전 가능한 샤프트(20) 및 절삭 요소(4)의 회전이 중지됨에 따라 캠 종동절(26)의 회전 또한 중지된다. 또한, 회전력이 중지되면, 후퇴 부재(10a)의 압축에 의해 저장된 후퇴력이 회전 가능한 샤프트(20)에 대해 작용하여 회전 가능한 샤프트(20)를 절삭 위치로부터 보관 위치로 기단 방향을 향해 밀고/후퇴시킨다. 캠 종동절(26)의 돌출부(32)도 또한 연장 위치(Z)로부터 시작 위치(X)를 향해 원통형 캠(27)의 나선형 슬롯(31) 내에서 후퇴한다.
돌출부(32)가 나선형 슬롯(31)의 연장 위치에 도달하기 전에 후퇴 부재(10a)가 최대 압축에 도달하면, 캠 종동절(26) 및 원통형 캠(27)의 회전이 유지된 상태에서 회전 가능한 샤프트(20)의 말단 방향으로의 이동이 중지될 수 있음을 또한 이해할 것이다. 따라서, 후퇴 부재(10a)의 압축 길이와, 응용예에 따라서는 멈춤부에 대한 후퇴 부재의 압축 길이는, 카테터(2A)의 절삭 깊이를 제어하기 위해 이용될 수도 있다. 또한, 일부 분야에서는, 후퇴 부재(10a)가 이용되지 않고, 배터리 전원과, 모터 또는 다른 수단의 역회전이 절삭 요소(4)를 절삭 위치로부터 보관 위치로 복귀토록 이용될 수 있음을 이해할 것이다.
도 4, 도 5a 및 도 5b에는 관형체(8)에 회전 가능하게 및/또는 활주 가능하게 결합될 수 있고 카테터(2A)의 작업자에 의해 한 손으로 사용 가능하도록 구성된 선택적인 컨트롤러(50)가 도시되어 있다. 컨트롤러(50)는 이하에 보다 구체적으로 설명되는 바와 같이 와이어(67)에 의해 핸들(5A)에 묶여있다. 컨트롤러(50)는 선택적인 부가적 컨트롤러로서 기능을 하며, 작업자에 의한 모터(11)의 작동 및/또는 핸들(5A)로부터 원거리에 있는, 즉 환자 신체의 카테터 접근 부위에 인접하거나 적어도 가까운 거리에 있는 토크 샤프트 또는 관형체(8)의 파지를 허용한다. 컨트롤러(50)는 좌측 및 우측 하우징 반부와, 토크 샤프트 또는 관형체(8)를 수용하는 루멘(51)과, 버튼(54)과, 도면부호 "55"로 전체적으로 도시된 레버를 가질 수 있는 본체(52)를 포함한다. 레버(55)의 일부는 본체(52)의 개구를 통해 본체로부터 연장된다. 버튼(54)은 스프링 등과 같은 버튼 압축 부재(56; 도 5b 참조)를 포함하며, 상기 버튼 압축 부재의 일단부는 버튼(54)의 수납 캐비티(57)에 수납된다. 버튼 압축 부재(56)의 타단부는 본체(52)의 포켓(58)에 수납된다. 버튼(54)은 또한 이하에 보다 구체적으로 설명되는 바와 같이, 슬롯이 레버와 정렬될 때 레버(55)를 수용하는 슬롯(59)을 포함한다. 버튼(54)은 연장 위치, 또는 휴지 위치 및 가압 위치를 가질 수 있다. 버튼 압축 부재(56)는 버튼(54)이 작업자에 의해 가압될 때까지 버튼(54)을 연장 위치 또는 휴지 위치에 유지한다.
도 5a를 참조하면, 레버(55)는 치형부(60)와, 피벗 핀(61)과, 레버 압축 부재(62)를 포함한다. 레버(55)가 가압되면, 관형체(8)는 레버의 치형부(60)와 치형부(64)를 갖는 앤빌(anvil; 63) 사이에 개재되거나 압축된다. 도시된 실시예에서, 치형부(60, 64)는 광의적인 의미로서 "본체 맞물림 요소"이다. 컨트롤러(50)는 또한 컨트롤 와이어(67)와 전기적으로 연통하는 활성 버튼(66)을 구비한 활성 스위치(65)를 포함한다. 컨트롤 와이어(67)는 활성 스위치(65)를 커터 드라이버(5A)의 모터(11)와 배터리(15)에 전기적으로 접속한다. 본체(52), 레버(55), 앤빌(63), 치형부(60, 64) 및 버튼(54)은 폴리카보네이트, 나일론, 또는 다른 재료로 제조될 수 있고, 원하는 구조로 사출 성형 또는 다른 방식으로 제작될 수 있다. 레버(55), 버튼 압축 부재(56), 피벗 핀(61), 앤빌 및 치형부(60, 64)는 또한 강철, 스프링 강철 또는 다른 금속과 같은 금속, 또는 폴리에스테르, 액정 중합체, 나일론 또는 다른 중합체와 같은 엔지니어링 중합체를 포함할 수도 있다. 본체(52)는 초음파, 스냅 끼움, 접착제 또는 다른 수단을 이용하여 함께 접합되는 2개의 반부로 성형될 수 있다.
레버(55)는 버튼(54)이 연장 위치 또는 휴지 위치에 있을 때 제1 크기만큼 제1 위치로 가압될 수 있고 버튼이 가압될 때 제2 위치로 가압될 수 있도록 구성된다. 레버(55)가 제1 위치로 가압되면, 치형부(60)는 치형부(64) 쪽으로 이동하여 샤프트(8)가 치형부(60)와 치형부(64) 사이에 끼워진다. 따라서, 컨트롤러(50)는 레버(55)가 제1 위치에 있을 때 샤프트(8)를 회전 방향 및 축 방향으로 조작되도록 사용될 수 있다. 제2 위치로의 레버(55)의 이동은 모터(11)에 전력을 공급하여 절삭 요소(4)를 연장 및 회전시킨다. 그러나, 레버(55)는 작업자가 버튼(54)을 가압하지 않으면 제1 위치로부터 제2 위치로 이동될 수 없다. 이는 작업자가 조직 절삭 또는 파쇄 과정을 시작할 준비가 되기도 전에 작업자에 의한 부주의로 인한 또는 의도하지 않은 모터(11)의 맞물림을 방지한다. 사용하는 동안, 작업자가 작업을 시작하고자 할 때, 절삭 작동 버튼(54)을 가압함으로써 슬롯(59)이 레버(55)와 정렬되는 위치로 이동하게 된다. 정렬 위치에서, 레버(55)의 노출 부분은 가압될 수 있고, 이에 의해 레버(55)의 일부가 슬롯(59)에 수용된다. 레버(55)의 가압은 핀(61)을 중심으로 레버의 선회를 허용함으로써 레버(55)의 일부가 또한 활성 스위치(65)의 활성 버튼(66)과 접촉하여 이를 가압한다. 활성 스위치(65)는 컨트롤 와이어(67)를 통해 커터 드라이버(5A)의 모터(11) 및 배터리(15)와 연통하여, 전원과 모터를 연결함으로써 회전 가능한 샤프트(20)가 맞물려 회전토록 하고, 응용예에 따라서는 절삭 및 작업 위치로 회전 가능한 샤프트 및 절삭 요소(4)의 말단 방향으로의 이동을 허용한다.
사용시, 컨트롤러(50)는 기계적으로 조작(전진, 후퇴, 토크)되는 토크 샤프트 또는 관형체(8)를 따라 원하는 위치에 위치될 수 있다. 사용자가 제1 위치로 레버(55)를 가압하면 치형부(60, 64)가 관형체(8)를 파지하여 카테터 본체(8)의 기계적 조작을 가능하게 한다. 카테터가 원하는 위치에 위치하면, 작업자는 버튼(54)을 가압하여 레버(55)를 제2 위치로 가압한다. 제2 위치로의 레버(55)의 가압은 컨트롤 와이어(67)에 의해 커터 드라이버(5A)의 모터(11)와 전기적으로 연통하는 활성 버튼(66)과 레버를 맞물리게 하여, 컨트롤러(50)를 이용한 회전 가능한 샤프트(20) 및 절삭 요소(4)의 회전 및 말단 방향으로의 이동의 원격 조작을 활성화한다.
도 6에는 도면부호 "2B"로 전체적으로 지시된 다른 카테터의 실시예가 도시되어 있다. 카테터(2B)는 이미지화 성능을 구비한 것을 제외하고는 도 1 내지 도 5의 카테터(2A)와 실질적으로 유사하다. 카테터(2B)는 연장된 노즈콘(3b)을 가지며, 상기 연장된 노즈콘은 절삭 요소(4)의 말단에 위치한, 혈관 이미지화 성능을 갖은 변환기(40)를 수납하여 보호한다. 변환기(40)는 하나 이상의 와이어, 케이블, 커넥터, 무선 통신, 또는 다른 수단을 이용하여 비-카테터 기반 컨트롤러에 연결될 수 있다. 카테터 기반 또는 비-카테터 기반의 신호 프로세싱 또는 신호 조정 구성요소는 변환기와 컨트롤러 사이에 배치되거나, 또는 변환기, 컨트롤러, 또는 이들의 임의의 조합에 통합될 수 있다. 이미지화 변환기는 카테터를 기반으로 하며, 초음파 에너지, 광 에너지, 적외선 에너지, 자기 에너지, X-레이 에너지, 또는 이들의 조합 에너지를 변환시킬 수 있다. 본 명세서에 개시된 카테터에 적절히 이용 가능한 공지의 이미지 촬영의 일부 예로서는 혈관 내 초음파(IVUS), 광학 간섭 단층 촬영(OCT), 및 자기 공명 영상(MRI)을 포함한다. IVUS에 관하여 이하 설명되지만, 본 명세서에 개시된 실시예의 카테터, 시스템 및 방법은 IVUS, OCT, 또는 MRI 이미지 중 임의의 것을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
변환기(40)는 카테터가 혈관 또는 내강으로 전진할 때 부서지기 쉬우며 파단 또는 킹킹(kinking)되는 경향이 있다. 노즈콘(3b)은 변환기(40) 주위의 기계적 응력 및 힘을 지탱하거나 전환함으로써 변환기(40)를 보호할 수 있다. 노즈콘(3b)의 외측 벽은 노즈콘의 외측 벽을 통해 변환기에 의해 생성된 음향 초음파 신호의 양호한 통과를 허용함으로써 음파 감쇠를 최소화하여 이미지의 품질을 향상시키는 특성 또는 두께를 갖는 재료를 포함할 수 있다. 노즈콘(3b)의 외측 벽의 구조적 일체성을 우수하게 보호하기 위해, (도시되지 않은) 구조적 지지 리브가 제공될 수 있다. 노즈콘(3b)의 외측 벽에는 하나 이상의 선택적 슬롯(들)(41)이 제공될 수 있으며, 상기 슬롯은 변환기(40)의 변환기 크리스털과 축 방향으로 정렬되어, 감쇠 또는 간섭을 최소화하는 방식으로 음향 초음파 펄스가 변환기 크리스털과 혈관 벽 사이를 이동토록 한다. 변환기(40)가 노즈콘(3b)의 외측 벽과 선택적인 슬롯(41)을 통해 혈관의 360°영상을 생성하지만, 360°영상화된 혈관중 슬롯을 통해 획득한 반경 각도 부분이 노즈콘의 외측 벽을 통해 획득한 360°영상화된 혈관의 반경 각도 부분의 나머지 부분보다 높은 품질을 나타낼 것이다. 따라서, 보다 큰 치수의 슬롯(41)이 바람직할 것이며, 특히 커터(4)가 윈도우를 통해 돌출되는 방향으로의 슬롯이 바람직할 것이다. 슬롯(41)은 혈관 둘레의 60°내지 180°범위에서 영상화된 혈관의 반경 각도를 생성할 수 있다. 임의의 왜곡 현상을 최소화하고 영상 내 임의의 인공물의 양 또는 크기를 최소화하기 위해, 슬롯(41)의 개구의 에지는 카테터(4)의 반경과 일치하도록 형성화되거나 기울어질 수 있다.
슬롯(41)은 카테터가 루멘 내에서 절삭 요소(4)와 함께 절삭 위치로 말단 방향을 따라 전진할 때 혈관의 치료 부위로부터 절삭되거나 제거되어야 할 물질을 의사가 보다 명확하고 정확하게 관망할 수 있도록 측면 개구(6)의 말단에 직접 위치될 수 있다. 또한, 물질이 절삭된 이후에, 카테터(2B)는 치료 부위로부터 절삭되고 제거된 물질을 의사가 보다 명확하고 정확하게 관망할 수 있도록 슬롯(41)이 치료 부위와 인접하여 정렬될 때까지 혈관의 루멘에서 기단 방향으로 후퇴될 수 있다.
또한, 카테터(2B)에는 측면 개구(6)로부터 측면 개구의 대향해 관형체(8)의 내부 루멘 표면으로 연장되는 연장된 램프 표면(16b)이 제공된다. 램프 표면(16b)은 제한되지 않으며, 램프 표면의 크기, 기울기, 폭 및 길이는 응용예에 따라 필요 시 임의의 치수 또는 각도를 가질 수 있다.
도 7a, 도 7b, 도 8 및 도 9에는 대안적인 편의 기구와 절삭 깊이 조정 컨트롤러를 포함하는 다른 카테터(2C)의 실시예가 도시되어 있다. 카테터(2C)는 이하 설명되는 부분을 제외하고는 카테터(2A)와 유사한 특성 및 특징을 갖는다. 도 7a는 보관 위치에 있는, 도면부호 "4"로 전체적으로 지시된 가요성 절삭 요소를 구비한 카테터(2C)의 말단의 부분 측 단면도이다. 도 7b는 절삭 위치에 있는 절삭 요소(4)를 구비한 카테터(2C)의 말단의 부분 측 단면도이다. 카테터(2C)는 카테터(2A)와 실질적으로 유사하며 관형체(8) 및 측면 개구(6)를 포함한다. 가요성 절삭 요소(4)는 가요성 회전 가능한 샤프트(20)의 말단부에 결합된다. 샤프트(20)를 조작함으로써, 절삭 요소(4)는 보관 위치(도 7a)와 절삭 위치(도 7b) 사이에서 이동 가능하다. 보관 위치에서, 절삭 요소(4)의 회전 축은 도 7a에 도시된 바와 같이 관형체의 길이 방향 축선(LA)과 평행하다. 절삭 위치에서, 절삭 요소(4)의 회전 축은 절삭 요소의 기단부과 말단부 사이에서 방향 전환되고, 절삭 요소의 절삭 에지(22)의 적어도 일부는 도 7b에 도시된 바와 같이 관형체(8)의 외경을 지나 측면 개구(6)를 통해 연장된다. 절삭 에지(22)의 일부는 절삭 요소(4)가 방향 전환되면 관형체(8)로부터 측면 개구(6)를 통해 관형체의 외경을 지나 외측으로 연장된다.
측면 개구(6)를 통해 절삭 요소(4)의 절삭 에지(22)를 노출토록 하기 위해, 회전 가능한 샤프트(20)와, 상기 회전 가능한 샤프트에 결합된 절삭 요소는 보관 위치로부터 절삭 위치로 말단 방향으로 이동된다. 말단 방향으로의 이동이 진행될 때, 절삭 요소(4)는 카테터(2C)의 관형체(8)에 결합된 램프(16c)를 타고 올라간다. 절삭 요소(4)와 램프(16c)의 상호 작용은, 절삭 요소의 회전 축이 카테터(2C)의 기단부와 말단부 사이에서 방향 전환되어 카테터의 길이 방향 축선(LA)으로부터 멀어지는 절삭 위치로 절삭 요소(4)를 방향 전환시킨다. 절삭 에지(22)의 적어도 일부는 측면 개구(6)를 통해 관형체(8)의 외경을 지나 연장되어 치료 부위의 절삭 대상 조직을 향한다. 카테터(2C)는 측면 개구(6)의 기단 쪽에 위치된 연속 또는 불연속 링과 같은 선택적 멈춤부(34) 또는 다른 적절한 수단을 가질 수 있다. 멈춤부(34)는 샤프트(20)의 말단부에 맞물리도록 위치되어, 샤프트의 추가적인 말단 이동을 방지한다. 멈춤부(34)는 측면 창(6)을 통한 절삭 요소(4)의 지나친 연장 방지에 조력한다. 또한, 멈춤부(34)는 절삭 요소(4)를 위한 부싱으로서 기능하며, 절삭 요소와 본체(8) 사이의 과도한 환형 간극을 배제하고, 절삭 요소가 회전할 때 절삭 요소(4)와의 접촉으로 인한 본체(8)의 마모를 방지한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 회전 가능한 샤프트(20)는 카테터(2C)의 루멘(18)을 통해 커터 드라이버(5B)까지 연장된다. 커터 드라이버(5B)는 모터(11)와, 전원(15; 예컨대 하나 이상의 배터리)과, (도시되지 않은) 마이크로 스위치와, 하우징(17)과, 회전 조립체(25)를 포함하며, 상기 회전 조립체는 모터(11)로부터 회전 가능한 샤프트(20)에 병진 운동 및 회전 운동을 부여하기 위한 캠 종동절(26) 및 원통형 캠(27)을 포함한다. 이들 각각의 구성요소는 카테터(2A)와 관련하여 전술한 대응하는 구성요소와 유사하거나 동일하며, 따라서 카테터(2A)에 관하여 설명된 내용이 카테터(2C)에 적용된다.
카테터(2C)는 도면부호 "7b"로 전체적으로 지시된 다른 대안적인 편의 기구를 포함한다. 카테터(2A)의 편의 기구(7a)가 카테터 본체(8)의 말단 부위에 위치되었던 반면에, 카테터(2C)의 편의 기구(7b)는 핸들(5B) 내에 대체로 위치된다. 편의 기구(7b)는 샤프트(20)에 견고하게 장착된 멈춤부(33)와, 스프링 또는 다른 적절한 수단과 같은 후퇴 부재(10b)를 포함할 수 있다. 후퇴 부재(10b)의 일단부는 멈춤부(33)의 말단측에 인접하여 배치될 수 있고, 이의 타단부는 원통형 캠(27)의 기단부 또는 다른 대안적인 고정 표면에 인접하여 배치될 수 있다.
회전이 원통형 캠(27)에 제공되면, 캠 종동절(26)의 돌출부(32)는 나선형 슬롯(31) 내에서 캠을 따른다. 원통형 캠(27)의 회전은 회전 가능한 샤프트(20), 절삭 요소(4) 및 멈춤부(33)의 병진 운동(즉, 말단 방향으로의 이동)을 부여하며, 상기 멈춤부(33)는 후퇴 부재(10b)를 압축한다. 후퇴 부재(10b)의 압축은 압축된 후퇴 부재 내에 저장되는 후퇴력을 생성한다. 돌출부(32)가 말단 쪽으로 연장 위치로 전진하면, 샤프트(20)의 말단 방향으로의 이동이 중지되고 캠 종동절(26)이 원통형 캠(27)과 함께 회전하여, 회전 가능한 샤프트(20) 및 절삭 요소(4)를 회전시키고 후퇴 부재(10b)에 지속적인 압축을 제공한다. 원통형 캠(27)에 대한 회전력이 중지되면, 캠 종동절(26) 및 회전 가능한 샤프트(20)의 회전이 중지되고, 더 이상 후퇴 부재(10b)에 압축이 제공되지 않는다. 후퇴 부재(10b)에 대한 압축 중지는 후퇴 부재의 저장된 후퇴력을 해제하여 캠 종동절(26)의 돌출부(32)를 원통형 캠(27)의 나선형 슬롯(31)의 시작 위치로 향하도록 기단 방향으로 후퇴하도록 함으로써, 회전 가능한 샤프트(20) 및 절삭 요소(4)를 절삭 위치(도 7b)로부터 길이 방향 축선(LA)에 평행한 보관 위치(도 7a)로 기단 방향으로 후퇴시킨다.
돌출부가 나선형 슬롯의 연장 위치에 도달하기 전에 후퇴 부재(10b)가 최대 압축에 도달되면, 캠 종동절(26)의 돌출부(32)가 원통형 캠(27)의 슬롯(31)에서 완전히 전진하기 전에 회전 가능한 샤프트(20)의 말단 방향으로의 이동이 중지될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 후퇴 부재(10b)의 압축 길이와, 응용예에 따라서는 멈춤부(33)에 대한 후퇴 부재의 압축 길이는, 절삭 요소(4)의 절삭 깊이(CD)를 제어하기 위해 이용될 수도 있다.
도 8 및 도 9에서 확인할 수 있는 바와 같이, 카테터(2C)는 도면부호 "30"으로 전체적으로 지시된 절삭 깊이 컨트롤러를 포함한다. 절삭 깊이 컨트롤러(30)는 슬립 끼움과 같은 방법에 의해 핸들 하우징(17)에 회전 가능하게 결합되는 일단부와, 멈춤부(33)에 나사식으로 결합되는 대향 단부를 갖는 나사형 절삭 깊이 조정 부재(35)를 포함한다. 조정 레버(36)는 피벗 핀(37)에 의해 깊이 조정 부재(35)에 결합된다. 조정 레버(36)는 멈춤부(33)에서 복수의 주연 슬롯(34) 중 하나의 슬롯에 수용될 수 있다. 이하 부연 설명되는 바와 같이, 절삭 깊이(CD)는 원통형 캠(27)에 대해 기단 방향 또는 말단 방향으로 조정 부재를 이동시키기 위해 시계방향 또는 반-시계방향으로 조정 부재(35)를 회전시킴으로써 조정될 수 있다.
카테터(2C)의 일부 실시예에서, 절삭 깊이 컨트롤러(30)는 관형체(8)의 말단 측면 개구(6)를 통한 절삭 요소(4)의 절삭 깊이(CD)를 제어한다. 특히, 멈춤부(33)에 나사 결합된 조정 부재는(따라서, 회전 가능한 샤프트에 나사 결합된 조정 부재는), 회전이 원통형 캠(27)을 거쳐 샤프트에 전달되기 전에 샤프트(20)의 병진 운동량을 조정하기 위해 이용될 수 있다. 레버(36)의 기단 부분은 멈춤부(33)에서 슬롯(34)을 향하는 방향으로 편의된다. 레버(36)의 말단 부분은 슬롯(34)으로부터 멀어지는 방향으로 레버(36)의 기단 부분을 선회토록 가압될 수 있다. 레버(36)가 가압되면, 조정 부재(35)는 하우징(17) 및 멈춤부(33)에 대해 시계방향 또는 반-시계방향으로 회전되어, 조정 부재를 원통형 캠(27)을 향해 또는 이로부터 멀어지는 방향으로 이동시킨다. 조정 부재(35)의 회전은 슬롯(34) 중 하나의 슬롯과 레버(36)가 정렬되도록 한다. 각각의 슬롯(34)은 다른 절삭 깊이(CD)에 대응하며, (도시되지 않은) 표시가 각각의 슬롯과 관련된 상대 절삭 깊이를 표시하도록 멈춤부에 제공될 수 있다. 조정 부재(35)가, 슬롯(34) 중 하나의 슬롯과 레버(36)가 원하는 절삭 깊이로 정렬되는 위치까지 멈춤부(33)에 나사결합되면, 레버를 해제하여 레버의 기단 부분이 원하는 절삭 깊이(CD)에 대응하는 원하는 슬롯에 수용되도록 한다. 레버(36)는, 회전 가능한 샤프트(20)가 회전 및 말단 방향 전진하는 동안 너트(33)에서 절삭 깊이 조정 부재의 임의의 조임 또는 풀림을 방지하도록, 레버가 원하는 슬롯(34)에 수용되면 절삭 깊이 조정 부재(35)를 제 위치에 잠금한다.
본 실시예에서, 회전 가능한 샤프트(20)에 결합된 멈춤부(33)와 조정 부재(35)는, 원통형 캠의 회전에 의해 회전 가능한 샤프트(20)가 말단 방향으로 전진할 때 원통형 캠(27)을 향해 말단 방향으로 이동한다. 이들 구성요소는 조정 부재(35)가 원통형 캠(27)(또는 다른 멈춤부)과 맞물려 샤프트(20)가 더 이상 말단 방향으로 전진할 수 없게 될 때까지 말단 방향으로 전진한다. 조정 부재(35)가 원통형 캠(27)(또는 다른 멈춤부)과 맞물리면, 원통형 캠의 회전은 캠 종동절(26) 및 샤프트(20)에 병진 운동이 아닌 회전 운동을 부여한다. 따라서, 조정 부재(35)와 원통형 캠(27)(또는 다른 멈춤부) 사이의 간극(G)의 길이는 절삭 요소(4)의 절삭 깊이(CD)를 결정한다[즉, 절삭 깊이(CD)와 직접적인 관련이 있다]. 간극(G)의 길이는 절삭 깊이 컨트롤러(30)에 의해 제어된다. 특히, 절삭 깊이 조정 부재(35)가 멈춤부(33) 상에서 나사식으로 결합되고 레버(36)가 슬롯(34) 중 하나의 슬롯에 수용되어 제 위치에 잠금 되었을 때의 거리가, 원통형 캠(27)(또는 다른 멈춤부)과 조정 부재(35) 사이의 간극(G)의 길이를 결정한다. 간극(G)의 길이가 길수록, 조정 부재(35)가 원통형 캠(또는 다른 멈춤부)과 맞물리기 전에 캠 종동절(26)의 돌출부(32)가 원통형 캠(27)의 나선형 슬롯(31) 내에서 전진할 수 있는 길이는 더 길어지며, 절삭 요소(4)가 말단 방향으로 이동하는 길이가 길어지고, 따라서 절삭 요소(4)의 절삭 깊이(CD)의 길이가 길어진다. 대안적으로는, 더 적게 절삭 깊이 조정 부재(35)가 너트(33) 상에서 나사식으로 결합되고 레버(36)가 슬롯(34) 중 하나의 슬롯에 수용되어 제 위치에 잠금될수록, 원통형 캠(27)과 조정 부재 사이의 간극(G)의 거리는 짧아진다. 따라서, 간극(G)이 짧을수록 절삭 깊이(CD)가 작아진다.
원통형 캠(27)에 회전이 더 이상 제공되지 않고, 이로써 회전 가능한 샤프트(20)에 회전이 더 이상 제공되지 않으면, 후퇴 부재(10b)의 압축에 의해 저장된 후퇴력은 회전 가능한 샤프트(20)를 보관 위치로 밀고/후퇴시킴으로써, 절삭 요소(4)를 절삭 위치로부터 램프(16c) 아래로 후퇴시켜 카테터의 관형체(8)의 길이 방향 축선(LA)에 대해 평행한 보관 위치로 복귀시킨다. 일부 실시예에서, 후퇴 부재(10a, 10b)가 제외될 수 있음을 이해할 것이다. 일부 실시예에서, 절삭 요소(4)는 보관 위치를 향해 편의되지 않을 수 있다. 이들 적용 예에서, 배터리 전력 또는 다른 수단이 절삭 위치로부터 보관 위치로 절삭 요소(4)를 복귀시키기 위해 사용될 수 있으며, 이는 보다 구체적으로 이하 설명된다.
카테터를 사용하는 동안, 카테터(2A, 2B, 2C) 또는 카테터(2A 내지 2C)의 특징을 포함한 임의의 유사한 실시예에 따른 카테터는 측면 개구(6)가 혈관의 치료 부위의 기단부에 인접하거나 매우 가깝게 위치될 때까지 절삭 요소(4)를 보관 위치에 유지한 상태로 혈관을 통해 전진한다. 도시된 컨트롤러(50)는 기계적 조작(전진, 후퇴, 토크)에 의해 혈관의 해부학적 구조를 통해 치료 부위에 인접하거나 가깝게 카테터(2A 내지 2C)가 배치되도록 돕는다. 회전 가능한 샤프트(20)에 결합된 절삭 요소(4)는 보관 위치로부터 절삭 위치로 말단 방향으로 이동된다. 컨트롤러(50)는 절삭 요소(4)를 절삭 위치로 전진시키기 위해 모터(11)에 전력을 공급할 수 있다. 대안적으로는, 커터 드라이버(5)의 트리거가 모터(11)에 전력을 공급하도록 이용될 수 있다. 절삭 요소(4)의 절삭 에지(22)(또는 치형부, 핀, 또는 다른 조직 파쇄 구조물)의 적어도 일부가 카테터의 관형체(8)의 외경을 지나 연장되도록 절삭 요소(4)가 카테터 본체(8) 내에서 말단 방향으로 전진하여 카테터의 관형체(8)의 측면 개구(6)를 통해 원하는 절삭 깊이(CD)로 외측으로 방향 전환되면, 카테터는 절삭 요소(4)가 절삭 위치에 있는 상태로 혈관을 통해 말단 방향으로 밀려 들어간다. 카테터(2A 내지 2C)가, 절삭 요소(4)가 작업 위치 또는 절삭 위치에 있는 상태로 혈관을 통해 이동하기 때문에, 조직 물질은 절삭 요소(4)의 절삭 에지(22)에 의해 절삭되고 (또는 치형부, 핀, 또는 절삭 요소의 말단 팁 부분의 다른 조직 파쇄 구조물에 의해 파쇄되고), 절삭 요소의 기단 쪽에 위치한 조직 수집 챔버(12)[예컨대, 회전 가능한 샤프트(20)의 루멘]으로 안내된다. 조직 수집 챔버(12)는 카테터 본체(8)의 길이를 따라 연장되어 있을 수 있다.
본 실시예에서 그리고 본 명세서에 설명된 다른 카테터 실시예에서, 회전 가능한 샤프트(20)를 통해 절삭 요소(4)에 의해 절삭된 물질의 수집 및 이송을 돕기 위해 (도시되지 않은) 진공원이 카테터 본체(8)의 기단부에 제공될 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 명세서에 설명된 임의의 카테터 본체(8)에는 기단 쪽 위치에 측벽 개구 또는 다른 개구가 제공될 수 있으며, 이들 개구는 절삭 요소(4)의 회전에 의해 발생한 잔해가 카테터 본체와 가요성 회전 가능한 샤프트(20) 사이의 환형 공간을 통해 흡입될 수 있도록 배관 작업을 통해 흡입원에 연결될 수 있다. 조직 수집 챔버(12)는 창에 대해 기단 쪽에 있는 카테터 길이만큼 길 수 있다. 조직 물질이 절삭 요소(4)에 의해 치료 부위로부터 적절하면서도 효과적으로 처리되고 나면, 모터(11)로의 전력 공급이 중지되고 후퇴 부재(10a, 10b)는 절삭 요소를 보관 위치로 후퇴시키고, 카테터가 혈관으로부터 후퇴된다.
도 10a 및 도 10b는 도면부호 "70"으로 전체적으로 지시된 구동 회로의 회로도로서, 구동 회로는 카테터의 사용 동안 배터리(15)로부터의 전력을 이용하여 모터(11)를 전방 방향으로 구동하고, 이어서 모터에 대한 배터리 전력이 스위치 오프되면 커패시터 전력을 이용하여 모터를 후방 방향으로 구동한다. 이런 구동 회로(70)는 카테터(2A 내지 2C)의 실시예에 조합하여 사용될 수 있고, 절삭 요소(4)의 후퇴를 위한 편의 기구(7a, 7b)를 사용하지 않는 카테터의 실시예에도 이용될 수 있다. 즉, 커패시터 전력은 단독으로 또는 편의 기구(7a, 7b)와 함께 절삭 요소(4)의 후퇴를 위해 이용될 수 있다.
구동 회로(70)는, 2개의 단극 단투형(SPST) 스위치(72) 및 2개의 단극 쌍투형(SPDT) 스위치(74)로 이루어진 4개의 스위치를 포함한다. 도 10a에는 카테터(2A 내지 2C)가 혈관의 루멘으로부터 물질을 절삭하기 위해 사용될 때 설정될 수 있는 스위치(72, 74)가 도시되어 있다. 커패시터(C)의 포지티브 리드와 모터 리드("X")가 배터리(15)의 포지티브 단자에 접속되고 모터(11) 및 커패시터 모두가 배터리의 네거티브 단자에도 접속되도록 SPST 스위치(72)는 폐쇄 위치에 있고, SPDT 스위치(74)는 중앙 공통 극에 대해 좌측에서는 폐쇄되고 우측에서는 개방된다. 도 10b에는 모터(11)로의 전력이 턴 오프되었을 때 설정될 수 있는 스위치(72, 74)가 도시되어 있다. 도 10b에서, 2개의 SPST 스위치(72)는 개방되고, 2개의 SPDT (74) 스위치는 좌측에서는 개방 위치에 있고 우측에서는 폐쇄 위치에 있다. 배터리(15)가 모터(11) 및 커패시터(C) 모두로부터 접속 해제된 이런 구조에서는, 커패시터가 모터에 연결되고, 모터 리드("X")는 커패시터의 네거티브 단자에 연결된다. 따라서, 커패시터(C)는, 커패시터의 전하가 더 이상 모터를 작동시킬 수 없을 정도로 방전될 때까지, 도 10a의 회로와 같이 역회전 작용으로 모터(11)에 전력을 공급한다.
도 11a 및 도 11b는 도면부호 "80"으로 전체적으로 지시된 구동 회로의 제2 실시예의 회로도이며, 구동 회로는 배터리(15)로부터의 전력을 이용하여 전방 방향으로 모터(11)를 구동하고, 이어서 배터리 전력을 이용하여 후방 방향으로 모터를 구동할 것이다. 이런 회로(80)는 카테터(2A 내지 2C)의 실시예와 조합하여 사용될 수 있고 절삭 요소의 후퇴를 위한 편의 기구가 사용되지 않는 카테터의 실시예에 사용될 수도 있다. 즉, 배터리 전력은 절삭 요소(4)의 후퇴를 위해 단독으로 또는 편의 기구(7a, 7b)와 함께 이용될 수 있다.
도 11a 및 도 11b에는 배터리(15)를 모터(11)에 연결하는 2개의 SPDT 스위치(82)가 도시되어 있다. 도 11a에서, 모터 리드("X")가 배터리(15)의 포지티브 단자에 접속되고 모터(11) 또한 배터리의 네거티브 단자에 접속되도록 스위치(82) 모두가 중앙 공통 극에 대해 우측에서 폐쇄 위치에 있다. 도 11b에서, 2개의 SPDT 스위치(82)는 우측에서는 개방 위치에 있고 좌측에서는 폐쇄 위치에 있다. 이런 구조에서, 모터 리드("X")는 배터리(15)의 네거티브 단자에 연결된다. 따라서, 도 11b의 회로 구조에서, 배터리(15)는 도 11a의 회로 구조와 같이 역회전 작용으로 모터(11)에 전력을 공급할 것이다. 예를 들어, 도 4와 관련하여 설명된 실시예의 컨트롤러 레버(55)를 가압함으로써 모터(11)에 전력이 가해지면, 모터는 도 11a에 도시된 회로 구조에 의해 작동되어 측면 개구(6)로부터 절삭 요소(4)를 전진시킨다. 컨트롤러 레버(55)가 비-가압 위치로부터 스프링 백 또는 리바운드하도록 허용되면, 모터(11)는 도 11b에 도시된 회로 구조에 의해 간단히 작동되어 측면 개구(6)를 통해 절삭 요소(4)를 본체(8)로 후퇴시킨다.
전술한 설명과 도면은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 제공된 것이며 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위를 제한하고자 의도된 것은 아니다. 다양한 변경 및 변형이 본 발명의 범주로부터 벗어남 없이 도출될 수 있음은 본 기술분야의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 이의 등가의 범주 내에서 도출되는 본 발명의 변형 및 변경을 포함하고자 한다. 또한, 물질 및 구조의 선택은 특정 실시예와 관련하여 전술한 물질 및 구조일 수 있으나, 본 기술분야의 기술자는 설명된 물질 및 구조가 실시예 전체에 걸쳐 적용될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (15)

  1. 신체 내강(body lumen)으로부터 물질을 제거하기 위한 카테터(catheter)이며,
    기단부와 말단부, 길이 방향 축선, 상기 말단부에 인접한 측면 개구, 및 상기 길이 방향 축선을 따라 연장되는 루멘을 갖는 관형체와,
    상기 관형체의 루멘 내에 배치되고, 기단부와 말단부 및 길이 방향 축선을 갖는 회전 가능한 샤프트와,
    상기 관형체의 말단부에 인접하여 상기 관형체에 결합되고, 상기 측면 개구와 대체로 대향해 있는 기울어진 표면(angular surface)을 갖는 램프(ramp)와,
    기단부와 말단부, 길이 방향 축선, 및 회전 축선을 갖는 가요성 절삭 요소
    를 포함하며,
    상기 절삭 요소의 기단부는 상기 회전 축선을 중심으로 절삭 요소의 회전을 부여하기 위해 상기 회전 가능한 샤프트에 결합되고, 상기 절삭 요소의 말단부는 신체 내강으로부터 물질을 절삭하도록 구성되는 절삭 에지를 가지며, 상기 절삭 요소 및 상기 회전 가능한 샤프트는 상기 관형체 내에서, 상기 절삭 요소가 상기 관형체에 수용되는 보관 위치와, 상기 절삭 요소가 상기 램프의 기울어진 표면과 맞물려, 길이 방향 축선을 따라 방향 전환됨으로써, 상기 절삭 요소의 길이 방향 축선의 적어도 일부가 상기 관형체의 길이 방향 축선에 평행하지 않게 되고, 상기 절삭 에지의 적어도 일부가 상기 측면 개구를 통해 연장하게 되는 절삭 위치 사이에서 길이 방향으로 이동 가능한
    카테터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 절삭 요소는 상기 절삭 요소의 말단부에 의해 절삭되는 물질을 수용하기 위해 상기 절삭 요소의 기단부와 말단부를 통해 길이 방향으로 연장되는 루멘을 갖는
    카테터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전 가능한 샤프트는, 상기 샤프트 내에서 길이 방향으로 연장되고 상기 절삭 요소의 루멘으로부터 절삭된 물질을 수용하기 위해 상기 절삭 요소의 루멘과 연통하는 루멘을 갖는
    카테터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절삭 요소를 보관 위치를 향해 편의시키도록 구성된 편의 기구를 더 포함하는
    카테터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 편의 기구는 상기 측면 개구에 대한 기단 쪽 위치에서 상기 관형체에 결합되는 멈춤부, 및 상기 멈춤부와 상기 회전 가능한 샤프트의 말단부 사이의 탄성 후퇴 부재(resilient retraction member)를 포함하는
    카테터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 측면 개구에 대한 말단 쪽의 노즈콘, 및 상기 노즈콘 내에 수용되는 이미징 변환기를 더 포함하는
    카테터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회전 가능한 샤프트의 기단부에 인접하여 상기 회전 가능한 샤프트에 고착 고정되고, 상기 카테터와의 사용을 위한 핸들의 원통형 캠과 결합하도록 구성되는 캠 종동절을 더 포함하는
    카테터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 카테터의 기단 부분에 부착 가능한 핸들과 함께 사용되어,
    상기 핸들은 전원, 상기 전원에 접속되는 모터, 및 상기 회전 가능한 샤프트에 고정되는 캠 종동절과 결합하도록 구성되는 원통형 캠을 포함하고, 상기 모터는, 상기 절삭 요소를 보관 위치로부터 절삭 위치로 이동시키도록 캠 종동절에 병진 운동을 부여하고, 또한 상기 절삭 요소가 절삭 위치에 있을 때, 상기 절삭 요소를 회전 축선을 중심으로 회전시키도록 캠 종동절에 회전을 부여하기 위해, 상기 원통형 캠으로 회전을 전달하도록 구성되는
    카테터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 관형체를 수용하도록 크기 설정되는 루멘을 형성하는 본체를 갖는 컨트롤러를 더 포함하며,
    상기 컨트롤러는 상기 카테터의 관형체를 파지하기 위한 상기 본체 내의 대향하는 본체 맞물림 요소들, 및 상기 본체 맞물림 요소들 중 적어도 하나에 접속되는 레버를 더 구비하며, 상기 레버는 상기 본체 맞물림 요소들 중 적어도 하나를, 상기 컨트롤러가 적어도 상기 관형체의 길이를 따라 자유롭게 이동하는 맞물림 해제 위치로부터 상기 본체 맞물림 요소가 상기 관형체와 맞물려 상기 관형체의 조작이 가능하게 되는 맞물림 위치로 이동시키도록 구성되는
    카테터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 모터에 전력을 선택적으로 공급하기 위해 상기 핸들의 전원에 전기적으로 접속되는 활성화 부재를 포함하고, 상기 컨트롤러의 레버는 상기 모터로 전력을 선택적으로 공급하기 위해, 상기 활성화 부재를 활성화시키도록 구성되는
    카테터.
  11. 신체 내강으로부터 물질을 제거하기 위한 카테터이며,
    기단부와 말단부, 및 상기 말단부의 기단 쪽에 위치되는 측면 개구를 갖는 관형체와,
    상기 관형체의 루멘 내에 배치되고, 기단부와 말단부를 갖는 회전 가능한 샤프트와,
    상기 회전 가능한 샤프트에 결합되고, 절삭 에지를 갖는 절삭 요소와,
    상기 회전 가능한 샤프트의 기단부에 인접하여 상기 회전 가능한 샤프트에 고정되는 캠 종동절과,
    상기 관형체의 기단부에 인접하여 상기 관형체에 부착되는 핸들
    을 포함하며,
    상기 핸들은 모터, 및 상기 모터와 캠 종동절에 결합되는 원통형 캠을 포함하고, 상기 절삭 요소 및 상기 회전 가능한 샤프트는 상기 관형체 내에서, 상기 절삭 요소가 상기 관형체에 수용되는 보관 위치와 상기 절삭 에지의 적어도 일부가 상기 측면 개구를 통해 연장되는 절삭 위치 사이에서 길이 방향으로 이동 가능하며,
    상기 모터는 상기 절삭 요소를 보관 위치로부터 절삭 위치로 이동시키도록 캠 종동절에 병진 운동을 부여하고, 또한 상기 절삭 요소가 절삭 위치에 있을 때, 상기 절삭 요소를 회전 축선을 중심으로 회전시키도록 캠 종동절에 회전을 부여하기 위해, 상기 원통형 캠으로 회전을 전달하도록 구성되는
    카테터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 핸들에 고정되고, 상기 회전 가능한 샤프트를 기단 위치로 편의시켜, 상기 절삭 요소를 보관 위치를 향해 편의시키도록 구성되는 편의 기구를 더 포함하는
    카테터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 편의 기구는 상기 회전 가능한 샤프트에 결합되는 멈춤부 및 상기 멈춤부와 상기 원통형 캠의 기단부 사이에 위치되는 후퇴 부재를 포함하는
    카테터.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 핸들은 절삭 깊이 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 절삭 깊이 컨트롤러는 상기 회전 가능한 샤프트에 결합되고, 상기 절삭 요소의 절삭 깊이를 선택적으로 제어하도록 구성되며, 상기 절삭 요소의 절삭 깊이는 절삭 위치에서 상기 절삭 에지가 상기 관형체의 외경을 초과하여 연장되는 거리인
    카테터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 절삭 깊이 컨트롤러는 상기 원통형 캠을 통해 상기 회전 가능한 샤프트에 회전이 부여되기 전에, 상기 회전 가능한 샤프트의 병진 운동량을 조정하기 위해 상기 회전 가능한 샤프트 상에 나사 결합되는 조정 부재를 포함하는
    카테터.
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