KR20140102643A - 절제된 조직을 시각화하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

절제된 조직을 시각화하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20140102643A
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light source
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KR1020147010603A
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오마르 아미라나
케니스 씨 암스트롱
메튜 더블유 카이
마르코 에이 메르카데르
테란스 제이 랜스베리
나린 사르바쟌
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더 조지 워싱턴 유니버시티
럭스캐스, 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 절제된 조직을 시각화시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 조직을 영상화하기 위한 시스템은 원위 단부 및 근위 단부를 갖는 카테터(1601); 카테터(1601)의 원위 단부 주위에 배치된 팽창 가능한 벌룬(1603); 및 카테터(1601)의 원위 단부로부터 벌룬(1603) 내로 연장되며 그리고 벌룬(1603)의 외부의 조직을 조명하기 위한 광원(1805) 및 조명된 조직을 영상화하기 위한 카메라(1804)를 벌룬(1603)의 내부에 배치하도록 설정된 광학 하우징(1803)을 포함한다.

Description

절제된 조직을 시각화하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR VISUALIZING ABLATED TISSUE}
관련 출원
본원은 2012년 9월 22일자로 출원된 미국 출원 제13/624,899호의 일부계속 출원인 2012년 9월 22일자로 출원된 미국 출원 제13/624,902호 및 2011년 9월 22일자로 출원된 미국 가출원 제61/537,798호를 우선권 주장으로 하며, 이들 출원의 전문은 본원에 참조로 포함된다.
정부 지원에 관한 설명
본 발명은 미국 국립보건원이 수여한 권리부여/계약 번호 R01 HL095828하에서 정부 지원으로 이루어졌다. 미국 정부는 본 발명에서 일부 권리를 갖는다.
기술분야
본원에 개시된 실시양태는 조직의 절제 및 시각화를 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
예시의 실시양태는 심방 세동(AF)의 치료 중에 사용되는 기법에 관한 것이다. 심방 세동은 현재 2백만 미국인에게서 발생되는 가장 흔한 지속성 부정맥이다. 심방 세동은 사망률, 이환률 및 손상된 삶의 질의 증가와 관련되어 있으며, 뇌졸중에 대한 독립적인 위험 요인이다. 진행중인 심방 세동의 실질적인 생명 위험은 미국에서만 한해 70억불을 초과하는 치료 비용에 이르는 질환의 공중 보건 부담을 강조하고 있다.
심방 세동을 앓고 있는 환자 사례의 85%는 폐정맥(PV)으로 연장되는 근육 슬리브내에서 유래하는 국소 전기 활성에 의하여 유발되는 것으로 알려져 있다. 심방 세동은 또한 상대정맥 또는 기타 심방 구조내에서 국소 활성에 의하여 유발될 수 있다. 이러한 국소 유발은 회귀성 전기 활성 및 로터에 의하여 유래되는 심방 빈맥을 야기할 수 있어서 심방 세동의 특징인 복수의 전기 웨이블렛으로 분해된다. 연장된 심방 세동은 세포막 이온 채널에서의 기능적 변경뿐 아니라, 이온 채널 발현에서의 변경을 야기할 수 있다. 이러한 변경은 심방 세동을 추가로 영구화한다.
고주파(RF) 절제는 심방 및 심실 리듬 장애를 치료하는 효과적인 요법이다. 매년 미국에서는 심부정맥을 치료하기 위하여 거의 100,000회의 RF 절제 시술이 이루어지고 있다. RF 절제는 상당량의 이웃하는 건강한 심근 및 관상 혈관을 손상시키지 않으면서 회귀성 경로 및/또는 비정상적인 이소성 좌위의 핵심 요소를 목표로 한다. 절제는 또한 저온-절제 및 레이저 안내 절제 시스템을 사용하여 실시된다.
RF 절제 시술을 실시하기 위하여, 카테터를 심장에 끼우고, 팁을 심방으로 안내한다. 경중격 천자는 우심방으로부터 절제의 교차가 실시되는 좌심방으로 교차되도록 한다. 그후, 카테터는 심방 조직을 손상시키며 그리고 상흔 조직을 형성하여 비정상적 신호를 차단하는 고-에너지 RF 전기 펄스를 방출한다. 심방 세동의 가장 흔한 RF 절제 치료는 각각의 폐정맥의 구멍 주위에서 원형으로 절제 병변을 배치하는 것으로 이루어진다. 병변은 폐정맥을 전기적으로 절연시켜 국소 유발이 좌심방으로 도입되는 것을 막는다. RF 병변은 또한 최소 침습 또는 심장 절개술 동안 심외막에 위치할 수 있다.
RF 절제 병변의 정도는 단순히 전달된 RF 에너지에 의존하지 않고, 카테터 팁과 조직 사이의 접촉, 심근의 두께, 혈류의 정도 및 지방의 존재를 비롯한 다수의 요인에 의존한다. 현재, 본 출원인은 3D 맵핑 시스템(카르토 앤 나벡스(CARTO and NAVEX))으로 공지된 해부를 측정하는 대용품을 사용하며, 대용품은 1 또는 2 ㎝로 떨어져 있을 수 있다. 통상의 전기해부학적 맵핑 시스템은 절제에 의하여 야기되는 세포 손상의 정도가 아니라 주로 카테터 팁의 물리적 위치를 맵핑한다. 그러므로, 오늘날까지, RF 절제 병변은 병에 걸린 조직의 생리학적 상태에 관한 정보가 없이 생성된다. 이는 절제 병변 사이의 여기 가능한 조직의 간극이 부정맥 재발에 직접 관련되는 것을 감안하면 문제가 된다. 절제에 의하여 실시간으로 생성되는 조직 손상을 모니터링하는 것은 여전히 통상의 절제 접근의 주요한 제한점이 되고 있다.
불완전한 병변의 문제점을 해소하기 위하여, 2가지 주요 전략이 제안되었다. 첫번째는 레이저 및 고 강도 집속 초음파뿐 아니라, 압력-센서가 장착된 RF 카테터를 사용한 다극성 및 선형 카테터, 벌룬에 기초한 기법의 개발을 포함하는 절제 장치를 개선시키고자 하는 것이다.
제2의 전략은 절제 시술 동안 RF 절제 병변을 시각화시키고자 하는 것이다. 그러한 시각화는 손상된 조직의 화학적 및/또는 물리적 성질에서의 극심한 변경에 기초할 수 있다. 구체적으로, 통상의 시각화 제안은 염료의 사용을 필요로 하며, 자기 공명 영상(MRI), 간섭 단층촬영(CT) 및 분광학을 포함한다.
이러한 전략 모두는 간극의 부위를 예측하기 위하여 대용품을 사용하며, 본 출원인이 설계하는 바와 같은 실시간 직접 시각화 기법을 갖는 것은 없다. 현행 기법 모두에도 불구하고, 폐정맥 재접속은 1차 시술후 환자의 94%에게서 발생한다. 절제 시술후 심방 세동 재발은 간극 부위에서 폐정맥 재접속으로 인하여 횟수의 80-90%에 이른다.
발명의 개요
본원에서는 절제된 조직의 시각화를 위한 시스템 및 방법이 개시된다.
본원에 예시된 일부 구체예에 의하면, 원위 단부 및 근위 단부를 갖는 카테터; 카테터의 원위 단부 주위에 배치된 팽창 가능한 벌룬; 및 카테터의 원위 단부로부터 벌룬 내로 연장되며 그리고 벌룬 외부의 조직을 조명하기 위한 광원 및 조명된 조직을 영상화하기 위한 카메라를 벌룬의 내부에 배치하도록 설정된 광학 하우징을 포함하는, 조직의 영상화를 위한 시스템이 제공된다.
본원에 예시된 일부 구체예에 의하면, 원위 단부 및 근위 단부를 갖는 카테터; 카테터의 원위 단부 주위에 배치된 팽창 가능한 벌룬; 및 카테터의 원위 단부로부터 벌룬 내로 연장되는 광학 하우징; 광학 하우징에 의하여 지지되며 그리고 조직내의 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 또는 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 수소(NADH)의 자연 환원된 형태를 여기시키도록 설정된 벌룬의 내부에 있는 광원; 및 벌룬의 내부에 있으며, 광학 하우징에 의하여 지지되며 그리고 광원에 의하여 조명된 조직을 영상화하도록 설정된 카메라를 포함하는, 조직 영상화를 위한 시스템이 제공된다.
본원에 예시된 일부 구체예에 의하면, 원위 단부 및 근위 단부를 갖는 카테터; 카테터의 원위 단부 주위에서 혈액을 유체로 교체하기 위한 관류 포트; 및 카테터의 원위 단부로부터 연장되며 그리고 조직을 조명하기 위한 발광 다이오드 광원 및 조명된 조직을 영상화시키기 위하여 광학 화상을 전자 신호로 변환시키는 복수의 화상 센서를 포함하는 시각화 장치를 지지하도록 설정된 광학 하우징을 포함하는, 조직 영상화를 위한 시스템이 제공된다.
본원에 예시된 일부 구체예에 의하면, 혈액을 교체하며 그리고 광을 투과시킬 수 있는 유체 주입을 위한 외장; 외장내에 배치되고, 원위 단부 및 근위 단부를 갖는 카테터; 카테터의 원위 단부로부터 연장되고, 조직을 조명하기 위한 발광 다이오드 광원 및 조명된 조직을 영상화하기 위하여 광학 화상을 전자 신호로 변환시키는 복수의 화상 센서를 포함하는 시각화 장치를 지지하도록 설정된 광학 하우징을 포함하는 조직의 영상화를 위한 시스템이 제공된다.
본원에 예시된 일부 구체예에 의하면, 카테터의 원위 단부 주위에 배치된 팽창 가능한 벌룬 및 카테터의 원위 단부로부터 벌룬 내로 연장되어 벌룬의 내부에 광원 및 카메라를 배치하는 광학 하우징을 포함하는 카테터를 조직으로 전진시키는 단계; 조직을 절제하는 단계; 절제에 의해 처리된 조직 및 주변 조직을 포함하는 조직의 부위를 광원으로 조명하여 조직의 부위에서 NADH를 여기하는 조명 단계; 조직의 부위를 영상화 장치로 영상화하여 조직의 부위의 NADH 형광을 검출하는 영상화 단계; 및 비-절제된 조직보다 적은 형광을 갖는 것으로서 절제된 조직을 나타내는, 영상화되는 조명된 조직의 디스플레이를 생성하는 단계를 포함하는, 조직의 영상화 방법이 제공된다.
본원에 개시된 실시양태는 첨부한 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이며, 유사 구조는 여러 관점에서 유사 부호로 지칭한다. 제시된 도면은 반드시 축척으로 도시하지는 않으며, 일반적으로 본원에 개시된 실시양태의 원리를 예시하기 위하여 그 대신 강조하였다.
도 1a는 본원의 개시내용에 의한 예시의 시스템의 블록 도표이다.
도 1b는 본원의 개시내용에 의한 예시의 시스템에 사용하기 위한 카테터의 실시양태를 도시한다.
도 1c는 본원의 개시내용에 의한 예시의 시스템에 사용하기 위한 카테터의 실시양태의 원위 단부를 도시한다.
도 1d는 본원의 개시내용에 의한 예시의 시스템에 사용하기 위한 카테터의 실시양태의 근위 단부를 도시한다.
도 2a는 본원의 개시내용에 의한 예시의 시스템의 블록 도표이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 예시의 시스템과 관련하여 사용하기 위한 필터 박스의 실시양태를 도시한다.
도 3은 본원의 개시내용에 의한 예시의 방법의 흐름도를 도시한다.
도 4a는 병변을 심외막 표면으로 전달하는 위치에서의 RF 절제 프로브를 도시한다.
도 4b는 무혈 래트 심장에서 실시된 표준 RF 절제 프로토콜후 전형적인 병변의 시각적 외관을 도시한다.
도 4c는 fNADH 영상화에 의하여 계시된 바와 같이 무혈 심장에서 2가지 뚜렷한 RF 절제 병변의 외관을 도시한다.
도 4d는 생체 TTC 염료로 TTC 염색된 후 동일한 2개의 RF 절제 병변의 외관(백색 조직 - 괴사, 적색 - 생육 가능)을 도시한다.
도 4e는 2종의 상이한 전원 설정을 사용하여 반대쪽 심외막 면에 배치된 2개의 병변의 깊이를 나타내는 TTC-염색된 심장을 통한 횡단 슬라이싱을 도시한다.
도 5a는 fNADH-민감성 채널에서 나타나는 바와 같이 시간 경과에 따른 병변 안정성을 도시한다.
도 5b는 fNADH-민감성 채널에서 나타나는 바와 같이 생존 수술 2개월후 절개한 래트 심장의 심외막 표면에서의 고주파 절제 병변의 화상을 도시한다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 fNADH-민감성 채널에서 나타난 바와 같은 그리고 TTC 염색후의 RF 병변의 크기 사이의 비교를 도시한다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 전압 민감성 염료 및 fNADH를 사용한 심외막 전기 활성의 2중 영상화로부터의 데이타에 기초한 2개의 RF 병변 사이의 회귀의 발생을 도시한다. 2개의 RF 병변 사이의 좁은 협부를 통하여 전기파가 전파됨에 따라 회귀의 형성이 발생한다.
도 8a, 도 8b, 도 8c 및 도 8d는 2개의 RF 병변 사이의 협부를 가로지른 fNADH 및 전기 활성의 프로파일을 도시한다.
도 9a, 도 9b, 도 9c 및 도 9d는 절제 부위내의 RH237 잔류를 도시한다.
도 10a, 도 10b, 도 11c 및 도 11d는 NADH 형광과 비교시 RF 절제 시술후 RH237 잔류를 도시한다. 도 10b 및 도 10c는 래트 심장에서 실시된 RF 절제를 나타내며, 도 10d는 토끼 심장에서의 것을 나타낸다.
도 11a 내지 도 11d는 혈액-관류된 개흉 동물에서의 RF 절제 병변의 시각화를 도시한다. 도 11d에 나타난 바와 같이, 절제된 병변은 형광 결여에 의하여 조직이 어두운 외관(도면의 중심부)을 나타나는 것으로 확인된 반면, 허혈 또는 손상된 조직은 할로 타입 외관에 의하여 예시된 바와 같이 더 밝게 된다.
도 12는 폐정맥 부근의 혈액 관류된 개의 좌심방 조직의 심내막 표면에서의 절제 병변의 화상이다.
도 13은 저온-절제후 무혈 래트 심장의 심외막 표면에서의 절제 병변의 화상이다.
도 14는 고주파 절제를 사용하여 급성 절제된 래트의 혈액-관류된 간에서의 fNADH 병변을 도시한다.
도 15는 우측에는 표준 카테터의 2D 화상 그리고 3D 맵핑 시스템으로 적분된 3D로의 재구성이다. 컴퓨터 시스템 및 프로그램은 NADH 형광의 입수한 2D 화상을 디스플레이된 바와 같이 심방 해부에 중첩된 3D 화상으로 변환시키는데 사용될 수 있다.
도 16은 본 개시내용의 벌룬 카테터 어셈블리의 실시양태의 개략도이다.
도 17은 벌룬이 숨겨진 본 개시내용의 벌룬 카테터 어셈블리의 실시양태의 개략도이다.
도 18은 본 개시내용의 실시양태 카테터에 삽입된 실시양태 광학 하우징의 개략도를 도시한다.
도 19, 도 20 및 도 21은 본 개시내용의 광학 하우징의 다양한 비제한적인 실시양태를 도시한다.
상기 확인된 도면은 개시된 실시양태를 설명하지만, 기타 실시양태도 또한 논의에서 보고된 바와 같이 고려된다. 이러한 개시내용은 한정이 아닌 예시에 의하여 예시적 실시양태를 제시하는 것이다. 다양한 기타 변형예 및 실시양태는 당업자에 의하여 개시된 실시양태의 원리의 범주 및 정신내에 포함되는 변형이 이루어질 수 있다.
상세한 설명
본 개시내용의 예시의 실시양태는 절제 시술 동안 RF 절제 병변을 시각화하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 심방 세동(AF)을 치료하기 위한 시스템 및 방법도 또한 제공된다.
심방 세동(AF)을 치료하기 위한 시스템, 카테터 및 방법이 제공된다. 심장 조직내의 내인성 NADH의 형광(fNADH)은 영상화되어 UV 조명원 및 UV 가능 섬유, 형광 가능 카메라 또는 영상화 번들 및 광 대역 통과 필터가 장착된 벌룬 안내 카테터를 사용하여 절제 및 비절제 부위를 확인하여 NADH 형광을 검출한다. 절제 부위 사이의 간극은 fNADH 영상화를 사용하여 확인될 수 있으며, 그후 간극이 절제될 수 있다. 영상화는 절제 시술 동안 실시될 수 있으며, 추가의 화학물질, 예컨대 조영제, 트레이서 또는 염료를 필요로 하지 않는다.
일부 실시양태에서, 본 개시내용의 시스템은 자외선광을 사용하여 조직을 조명하는데 사용될 수 있으며, 내인성 NADH의 형광(fNADH)을 영상화하여 절제 및 비절제 부위를 확인할 수 있다. 자외선광 및 조직의 fNADH의 영상화의 제공은 예를 들면 카테터의 팁에 위치하는 2중 UV 여기/방출 광섬유 도파관을 사용하여 달성될 수 있다. 본 개시내용의 방법 및 시스템은 염료 및 염색의 추가를 필요로 하지 않는다. 게다가, 본 개시내용의 방법 및 시스템은 초기 시술후 추가의 침습 절제 시술을 필요로 하지 않도록 절제 시술 동안 영상화되도록 한다. 본 개시내용의 방법 및 시스템의 사용은 건강한 조직에는 뚜렷한 콘트라스트를 제공하며 그리고 절제된 조직 및 건강한 조직 사이의 경계 구역에는 훨씬 더 많은 콘트라스트를 제공하여 절제 부위를 검출하는 능력을 향상시킬 수 있는 형광 결여로 인한 완전 절제의 부위에서 완전 어두운 부위를 갖게 된다. 이러한 경계 부위는 NADH 형광이 영상화시 밝은 백색이 되는 부종성 및 허혈 조직이다. 경계 구역은 절제된 중심 조직 주위의 할로 외관을 생성한다.
본 개시내용의 예시의 실시양태에 의하면, 절제된 조직 및 절제된 조직을 둘러싸는 조직은 저 강도 자외선광 조명을 사용하여 내인성 NADH의 형광(fNADH)을 사용하여 영상화한다. NADH는 무상해 세포내에 존재하는 조효소이며, 특히 심근 세포에서 풍부하다. NADH가 손상된 세포의 미토콘드리아로부터 방출되며 및/또는 그의 산화된 NAD+ 형태로 전환된다면, 심장세포 fNADH는 뚜렷하게 감소된다. 이는 절제-유도된 근육 손상을 계시하여 불완전 심외막 병변을 나타내는 간극을 강조한다.
절제는 절제된 조직의 생리학에 관한 의미있는 실시간 정보 없이 통상적으로 실시된다. 촛점 공급원의 전기 분리는 절제 효율의 유일한 지시체이다. 이러한 접근에는 2가지 주요 제한점이 존재한다. 첫번째는 병변의 정도가 시술 도중에 측정될 수 없다는 점이다. 두번째는 전기 분리의 구체적인 원인이 결정될 수 없다는 점이다. 예를 들면 전기 분리는 심근 손상으로부터 초래할 수 있으나, 또한 가역적 손상된 세포에서의 기능적 변화로부터 뿐 아니라, 일시적 부종에 의하여 발생될 수 있다. 부종의 경우, 수주후 진정될 수 있어서 잠재적으로 비정상적인 전기 전도를 복구한다. 본 개시내용의 fNADH 영상화는 조영제, 트레이서 또는 염료 없이 비가역적 심근 손상을 계시한다. fNADH 영상화에 의하여 조사된 병변은 RF 에너지를 전달한 직후 나타나며, 이는 수 시간 동안 안정하다. 그러므로, 시각화는 절제와 동시에 또는 복수의 병변이 위치한 후 실시될 수 있다.
하기와 같은 이유로 인하여 열 손상시 감소와는 반대로 본 개시내용에 사용된 허혈 손상 중에는 NADH 형광의 증가 사이에는 모순이 존재하지 않는다. 심장세포 부피의 약 30%는 다량의 NADH를 함유하는 미토콘드리아로 이루어진다. 따라서, 근세포로부터 fNADH의 레벨에서의 변화는 비교적 용이하게 측정될 수 있다. 근육속막 및 미토콘드리아 막이 열에 의하여 파괴되는 경우, NADH는 손실되며, fNADH 레벨은 즉시 감소된다. 저산소증 및/또는 허혈 중에, 세포 통합성은 보존되지만, 산소 이용율은 감소된다. 산소는 미토콘드리아 전자쇄에서 최종 전자 수용체로서 작용하며, 그의 감소는 NADH 축적을 초래한다. 그래서, 허혈은 시간 종속적 방식으로 fNADH의 증가를 야기한다. 예를 들면 관상동맥 관류가 절제 중에 일시적으로 방해될 경우, fNADH 레벨이 증가된 허혈 또는 손상된 조직의 패취는 도 4c에서 알 수 있는 바와 같이, 절제후 더 어두운 원형 fNADH 병변에 이웃하게 관찰될 수 있다.
내인성 fNADH를 모니터하는 것은 추가의 트레이서 또는 조영제 없이 실시될 수 있다. 형광에서의 변화는 급성 생화학적 변화를 반영하므로, 병변은 거의 즉시 나타난다. 영상 방식, 예컨대 MRI, C-아암 CT 및 콘트라스트 심장초음파검사가 열 유발된 생물물리적 변화로부터 발생하는 검출 변수에서의 우수한 도구가 될지라도, 실시간 변화를 시각화하는데 조영제가 요구된다. 추가로, MRI 및 C-아암 CT는 높은 공간 해상도를 제공하기는 하나, 이는 세포 괴사를 시각화하는데 30 분 이하로 소요될 수 있다. 심장초음파검사는 더 빠르기는 하나, 낮은 공간 해상도 및 영상의 제한된 시야의 문제가 있다. 조직 탄성, 임피던스 또는 흡수에서의 변형을 비롯한 물리적 조직 변화에 기초한 기타 방식도 또한 분석하였다. 그러한 전략은 실시간 피드백을 제공하며 그리고 병변의 크기 및 깊이를 예측할 수 있는 반면, 상당한 데이타 프로세싱을 필요로 하며 그리고 절제된 영역의 직접 시각화를 제공하지 않는다. 그러나, 이들 공지된 영상화 방법은 본 개시내용의 방법과 병용하여 사용될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
오늘날, 대다수의 절제 시술은 심내막에 관한 것이지만, 약 10 내지 20%는 심외막에 적용될 수 있다. 심외막 기질은 특히 샤가스(Chagas) 병의 경우 VT에 대하여 경색후 VT의 >20%의 및 비허혈 심근병으로부터 VT의 >30%로 종종 관찰된다. 이들 심외막 기질의 절제는 무상해 폐쇄된 심낭 공간으로 외장의 검상하의 배치를 포함한 경피 접근을 사용할 수 있다. fNADH 영상화는 이들 시술에 특히 유용하다. UV-적합성 광학 및 광 민감성 화상 포착 장치가 장착된 통상의 내시경은 이러한 목적에 적절하다. 내시경을 통한 공기 흡입은 절제 부위의 적절한 시각화를 위한 심장막 공간을 팽창시키는데 사용된다. 임상 현장에서는 공기보다는 이산화탄소를 사용한 흡입이 공기 색전형성의 위험성을 감소시킬 것이다. 내시경의 전면에서 팽창 가능한 벌룬을 사용하여 혈액을 교체할 경우 fNADH 영상화가 또한 심내막 시술에 사용된다.
본 개시내용의 시스템 및 방법은 사용자가 절제를 실시하면서 심근 손상을 모니터할 수 있게 한다. 그리함으로써, 임상 심장 전기생리학자는 시간을 단축시키고, 절제의 효율을 개선시키며, 절제후 합병증을 야기할 수 있는 불필요한 조직 손상을 최소로 하며, 부정맥의 절제후 재발 및 절제의 추적 관찰의 필요성을 감소시킬 수 있다. fNADH 영상화는 절제 부위 부근에서의 조직 손상의 기계적 연구 및 병변간 간극 사이의 전기 전파를 변경시킬 수 있는 약물의 평가에 유용할 수 있다.
fNADH 영상화의 사용은 무혈 및 혈액-관류된 래트 및 토끼 심장 모두에서의 병변 사이의 간극 및 절제 병변의 시각화를 허용한다. NADH의 광학 작용 전위 및 내인성 형광을 영상화하여 절제 병변 주위의 전기 활성 및 조직 생육성에서의 변화를 연구할 수 있다. fNADH 영상화는 카테터의 팁에 위치하는 2중 UV 여기/방출 광섬유 도파관을 사용하여 절제 시술 동안 달성될 수 있다. 그러한 광도파관 시스템은 3D 맵핑 시스템과 접속되어 카테터 부근의 심근 생육성의 상세한 맵을 제공할 수 있다.
도 1a는 본원의 개시내용에 의한 예시의 시스템의 블록 도표이다. 시스템은 외부 기기(125)에 연결된 팽창 가능한 벌룬 카테터(105)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 카테터(105)는 절제 장치(110), 조명 장치(115) 및 영상화 장치(120)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 조명 장치(115) 및 영상화 장치(120)는 처치된 조직으로 그리고 조직으로부터 광을 통과시키기 위하여 광섬유 도파관을 사용할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 개시내용의 방법 및 시스템은 목적하는 조직의 완전 절제의 달성 시점을 실시간 모니터하기 위하여 절제 시술과 관련하여 사용할 수 있다. 절제는 조직을 파괴 또는 손상(절제)시키기 위하여 에너지, 열 또는 극한(저온)을 사용하는 프로세스이다. 예를 들면 RF 절제는 조직을 절제하기 위하여 고주파 교류로부터 발생한 열에 의존한다. 저온절제는 냉각된, 열 전도성 유체를 순환시켜 조직을 냉각시켜 조직을 파괴하는 중공 튜브 또는 니들(저온프로브)을 사용하는 각종 임상 적용예에 사용된다. 본 개시내용의 시스템 및 방법은 RF 절제, 저온절제, 음향 에너지 절제, 전자기 에너지 절제, 파이크로파 에너지 절제, 초음파 절제, 화학적 절제, 레이저 절제, 열 절제, 전기 절제 또는 기타 유형의 열 또는 비-열 에너지 절제를 비롯한(이에 한정되지 않음) 다양한 유형의 조직 절제와 관련하여 사용될 수 있다. 이를 위하여, 일부 실시양태에서, 절제 장치(110)는 절제를 필요로 하는 조직으로 전진하여 조직을 절제시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 절제 장치(110)는 고주파 에너지, 파이크로파 에너지, 전기 에너지, 전자기 에너지, 저온에너지, 레이저 에너지, 초음파 에너지, 음향 에너지, 화학 에너지 및 열 에너지로 이루어진 군으로부터 선택된 에너지원을 갖는다.
외부 기기(125)는 자외선광을 조명 장치(115)에 제공하는 광원(130), 카메라(135) 및 디스플레이(140)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 카메라(135)는 NADH 형광에 해당하는 파장에 대한 높은 양자 효율(즉, 460 ㎚에서 80% 양자 효율)을 갖는 CCD 카메라, 예컨대 앤도 익슨(Andor Ixon) DV860 카메라일 수 있다. 일부 실시양태에서, 카메라(135)는 460/25 ㎚ 필터(135)(즉, 자외선 스펙트럼 밖의 광을 차단하면서 자외선광은 통과시키는 필터)가 장착될 수 있다.
도 1b와 관련하여, 일부 실시양태에서, 카테터(105)는 근위 단부(220) 및 원위 단부(221)를 갖는 멀티-루멘 카테터이다. 카테터(105)는 카테터(105)의 원위 단부(221)의 주위에 배치된 벌룬(222)을 포함한다. 벌룬(222)은 UV 투명 소재, 예를 들면 UV 투명 플루오로중합체로 제조될 수 있다. 일부 실시양태에서, 벌룬(222)은 두께가 50 ㎛, 굴절률이 1.31일 수 있다. 벌룬(222)은 연성 벌룬 또는 비-연성 벌룬일 수 있다.
벌룬(222)은 카테터(105)를 사용하여 처치하고자 하는 해부에 의존하여 원형, 평편형, 원통형, 타원형, 직사각형 또는 기타 형상일 수 있다. 벌룬(222)은 광학적으로 깨끗한 화상을 제공하기 위하여 형광 영상화의 부위에서 혈액을 교체할 수 있다. 혈액은 대부분 헤모글로빈으로 인하여 형광 성질을 지니므로, 이러한 매체를 통한 영상화는 방출 경로를 포화시킬 것이다. 벌룬은 기체 또는 액체로 팽창될 수 있다. 예를 들면 약 1.00045의 낮은 굴절률을 갖는 이산화탄소를 사용하여 벌룬을 팽창시킬 수 있다. 또한, 생체내에서 벌룬에 구멍이 생길 경우, 단기간의 CO2 노출은 N2 기체의 풍부한 분압으로 인하여 어떠한 즉각적인 치명적 위험도 제기되지 않는다. 적절한 액체의 비제한적인 예로는 물, 염수, 혈액 또는 기타 유사 액체를 들 수 있다. 카테터(105)는 벌룬(222)을 팽창 및 수축시키기 위한 팽창/수축 루멘(225)을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서 벌룬(222)을 팽창 및 수축시키기 위하여 2개의 별도의 루멘이 제공될 수 있다.
루멘(225)의 팽창/수축 이외에, 카테터(105)는 절제 장치(110)를 전진시키기 위한 절제 루멘(223), 영상화 장치(120)를 전진시키기 위한 영상화 루멘(224) 및 조명 장치(115)를 전진시키기 위하여 조명 루멘(226)을 포함할 수 있다. 물론, 카테터(105)는 추가의 루멘을 포함할 수 있거나 또는 일부 루멘이 복수의 기능을 수행할 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 예를 들면 일부 실시양태에서, 단일 섬유 광학 번들을 사용하여 광을 광원(130)으로부터 조직으로 통과시켜 조직을 조명하며그리고 조직에 의하여 반사된 광을 카메라(135)로 통과시킬 수 있다.
도 1c를 살펴보면, 벌룬(222)이 없는 카테터(105)의 원위 팁(221)의 실시양태를 도시한다. 절제 루멘(223)은 절제 장치(110)가 원하는 조직의 절제를 위하여 카테터(105)의 원위 단부(221)로 또는 원위 단부(221)를 지나서 통과되도록 한다. 팽창/수축 루멘(225)은 사용자가 형광 영상화를 돕기 위하여 벌룬(222)을 팽창 및 수축시킬 수 있게 한다. 영상화 루멘(224)은 영상화 장치(120)가 절제된 조직의 영상화를 위하여 벌룬으로 전진되도록 하며, 이는 조명 루멘(226)을 통하여 전진되는 조명 장치(105)에 의하여 조명될 수 있다. 물론, 원하는 정도까지 서로에 대한 다양한 루멘(223-226)의 위치는 변경될 수 있는 것으로 이해하여야 한다.
도 1d를 살펴보면, 근위 팁(220)의 실시양태가 도시되어 있다. 일부 실시양태에서 절제 루멘(223)과 소통하는 절제 포트(233)는 절제 장치(110)를 카테터(105)에 도입하기 위하여 제공될 수 있다. 또다른 포트(235)는 벌룬(222)을 조작하기 위하여 팽창 루멘(225a) 및 수축 루멘(225b)과 소통하여 제공될 수 있다. 일부 실시양태에서, 근위 단부(220)는 영상화 장치(120) 및 조명 장치(110)를 카테터(105)에 투입하기 위하여 영상화 루멘(224) 및 조명 루멘(226)과 소통하는 배출구(237)를 포함한다. 카테터(105)에는 또한 카테터(105)를 하나 이상의 외부 기기(125)에 연결하기 위한 커넥터(240)가 제공될 수 있다.
도 1a를 다시 살펴보면, 외부 기기(125)는 카메라(135)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 카메라(135)는 CCD(전하-결합 장치) 카메라일 수 있다. 일부 실시양태에서, 카메라(135)는 가능한한 많은 광자를 수집할 수 있으며 그리고 화상에 최소의 노이즈를 기여하도록 선택될 수 있다. 일반적으로 살아있는 세포의 형광 영상화의 경우, CCD 카메라는 약 460 ㎚에서의 양자 효율이 적어도 50-70%이어야 하며, 이는 광자의 30-50%가 무시될 것이라는 것을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 카메라(135)는 460에서의 양자 효율이 약 90%이다. 카메라(135)는 80 ㎑의 샘플 비율을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 카메라(135)는 8 e-(전자) 이하의 판독 노이즈를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 카메라(135)는 3 e-의 최소 판독 노이즈를 갖는다.
외부 기기(125)는 광원(130), 예컨대 UV LED 방출체를 더 포함할 수 있다. 광섬유 광 통로를 포함할 수 있으며 그리고 영상화 루멘(224)을 통하여 카테터(105)의 원위 팁(221)로 전진하여 조직 화상을 포착할 수 있는 영상화 장치(120)를 통하여 조직을 조명하는데 광원이 사용된다. 일부 실시양태에서, 광섬유 광 통로는 시각화하고자 하는 조직을 조명하기 위하여 광원(130)으로부터 조직으로 여기 파장에서 광을 통과시키는 조명 장치(115)로서 작용할 수 있다. 광섬유 광 통로는 또한 조직에 의하여 다시 카메라(135)로 반사된 광을 통과시키는 작용을 할 수 있다. 일부 실시양태에서, 별도의 광섬유 네트워크는 조명 및 영상화에 사용될 수 있으며, 즉 일부 실시양태에서, 조명 장치(115)는 영상화 장치(120)와는 독립적일 수 있다. 일부 실시양태에서, 파이버스코프는 영상화 장치, 조명 장치 또는 둘다로서 사용될 수 있다.
일단 조명된 조직의 화상을 CCD에 의하여 포착하면 이들 화상은 실시간으로 사용자에게 디스플레이하고자 하는 디스플레이(140)로 전송될 수 있다. 화상은 실시간 세부사항(예, 화상의 특정 부위에서 강도 또는 조사된 에너지)을 얻기 위하여 소프트웨어를 사용하여 분석하여 사용자가 추가의 인터벤션이 필요한지 또는 바람직한지를 결정하는 것을 도울 수 있다.
도 2a를 살펴보면, 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 시스템은 카테터 시스템(105) 및 외부 기기(125), 예컨대 카메라(135) 및 광원(130) 사이에 위치하는 필터 박스(145)를 포함할 수 있다. 필터 박스(145)는 조명 장치(115)에 의하여 전파시키고자 하는 광원(130)으로부터의 광을 반사하기 위한 색선별 거울(146)을 포함할 수 있다. 색선별 거울(146)은 광에 대하여 45° 입사각에서 배치되어 반사된 광의 정지 대역 및 전송된 광의 통과 대역을 생성한다. 광원(130)으로부터의 광은 검체의 방향으로 90°에서 생성된다. 동시에, 동일한 배향에서, 검체로부터 방사되는 광은 거울을 통하여 통과된다. 일부 실시양태에서, 425 ㎚의 컷오프(50%) 파장을 갖는 롱패스 색선별 거울은 355 ㎚ 내지 410 ㎚ 사이에서의 80% 초과의 대략적인 반사 대역 및, 440 ㎚ 내지 700 ㎚ 사이에서의 90% 초과의 전송 대역을 가지므로 사용 가능하다. 물론, 기타 광학 장치는 시각화하고자 하는 조직으로 그리고 조직으로부터의 광을 통과시키는데 사용할 수 있는 것으로 이해하여야 한다.
필터 박스(145)는 또한 일부 유형의 노이즈 또는 원치 않는 특징으로서 기여할 수 있는 광을 필터링 아웃시키기 위하여 방출 필터(147)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, NADH 형광에 기초하여 필터(147)는 50 ㎚ 대역폭을 갖는 460 ㎚의 중심 파장(즉, 460±25 nm)일 수 있다. 필터 박스(145)는 광원(130)으로부터의 광의 여기 파장의 선택을 위하여 여기 필터를 추가로 포함할 수 있다.
도 2b를 살펴보면, 실시양태 필터 박스(145)는 카메라 포트(400)의 전면에 배치된 필터 홀더(402)내에 유지된 방출 필터(401)를 갖는 카메라 포트(400)를 포함한다. 필터 박스(145)는 광원 포트 또는 카테터 포트에 배치될 수 있는 필터 홀더(404)내에 유지된 여기 필터(403)를 더 포함한다. 여기 필터(403)는 카테터 포트(405)에 배치된다. 색선별 거울(405)을 거울 슬롯(406)에 삽입하고, 광원(130)을 필터 박스(145)에 부착시키기 위한 포트에 대하여 약 45° 각도에 배치된다.
도 3을 살펴보면, 본 개시내용의 시스템의 조작이 도시되어 있다. 초기에, 카테터(105)를 폐정맥/좌심방 연결부와 같은 심방 세동에 의하여 병에 걸린 부위에 삽입한다(단계 150). 혈액을 시야로부터 제거한다. 심방 세동 절제의 경우 광섬유 도파관을 둘러싼 투명 벌룬은 폐정맥/좌심방 연결부에서 혈액을 교체하는데 사용된다. 병에 걸린 부위는 광원(130) 및 조명 장치(115)로부터의 자외선광에 의하여 조명되고(단계 155), 조명된 부위에서의 조직은 절제 장치(110)를 사용하여 절제된다(단계 160). 본 개시내용의 시스템을 사용하여 2 지점간의 RF 절제 또는 저온절제 또는 레이저 또는 기타 공지된 절제 시술을 사용할 수 있다. 절제는 카테터의 중심 루멘을 통하여 팁을 꿰어 진행한다. 시술후, 절제 팁을 집어 넣을 수 있다.
조명된 부위는 영상화 장치(120) 및 카메라(135)의 병용에 의하여 영상화된다(단계 165). 본 개시내용의 방법은 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드의 환원된 형태(NAD+)인 NADH의 형광 방출의 영상화에 의존한다. NAD+는 모든 살아있는 세포의 유산소 대사 산환환원 반응에서 중요한 역할을 하는 조효소이다. 이는 미토콘드리아에서 발생되는 시트르산 사이클(트리카르복실산 사이클)로부터 전자를 수용하여 산화제로서 작용한다. 이러한 과정에 의하여, NAD+는 NADH로 환원된다. NADH 및 NAD+는 세포의 호흡 유닛인 미토콘드리아에서 가장 풍부하지만, 미토콘드리아, 세포질에서도 존재한다. NADH는 세포의 대사를 조절하며 그리고 DNA 복구 및 전사를 비롯한 다수의 생물학적 과정에 참여하는 미토콘드리아에서 전자 및 양성자 공여체이다.
조직의 UV-유발된 형광을 측정함으로써, 조직의 생화학적 상태에 대하여 알 수 있다. NADH 형광은 세포 대사 활성 및 세포 사멸을 모니터하는데 사용하기 위하여 연구하였다. 수회의 시험관내 및 생체내 실험은 세포 사멸(아포프토시스 또는 괴사) 모니터링의 고유 바이오마커로서 NADH 형광 강도를 사용하는 잠재성을 연구하였다. NADH가 손상된 세포의 미토콘드리아로부터 배출되거나 또는 그의 산화된 형태(NAD+)로 전환되면, 그의 형광이 크게 감소되어 손상된 조직으로부터 건강한 조직의 분화에 매우 유용하게 된다. 산소가 이용 가능하지 않을 때 NADH는 허혈 상태 중에 세포에 축적될 수 있으며, 이는 형광 강도를 증가시킨다. 그러나, NADH 존재는 사멸 세포의 경우 모두 함께 소실된다. 하기 표는 NADH 형광으로 인한 상대적 강도의 상이한 상태를 요약한다:
Figure pct00001
NAD+ 및 NADH 모두는 UV광을 상당히 용이하게 흡수하면서, NADH는 UV 여기에 대한 반응에서 자가형광이지만, NAD+는 그렇지 않다. NADH는 약 350-360 ㎚의 UV 여기 피크 및 약 460 ㎚의 방출을 갖는다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 방법은 약 335 내지 약 380 ㎚ 사이의 여기 파장을 사용할 수 있다. 적절한 기기장치를 사용하여, 저산소증의 실시간 측정으로서 방출 파장뿐 아니라, 관심 부위내에서의 괴사 조직의 영상화가 가능하다. 게다가, 상대적 계량은 NADH 형광에 비례하도록 하는 그레이스케일로 실현될 수 있다.
저산소증 상태하에서, 산소 레벨은 감소된다. 차후의 fNADH 방출 신호는 강도가 증가되어 과잉의 미토콘드리아 NADH를 나타낼 수 있다. 저산소증이 체크되지 않은 상태일 경우, 그의 미토콘드리아와 함께 병에 걸린 세포가 사멸됨에 따라 신호의 완전 약화가 궁극적으로 발생할 것이다. NADH 레벨에서의 높은 콘트라스트는 말기 손상된 절제된 조직의 주위를 확인하는데 사용될 수 있다.
형광 영상화를 개시하기 위하여, 작업자는 카테터의 원위 부분의 주위에 설치된 벌룬을 배치할 수 있다. 그 다음, NADH가 광원(130)으로부터의 UV광에 의하여 여기된다. 필터 박스를 사용한 일부 실시양태에서, 우선 광원으로부터의 여기광이 필터 박스(145)내에 배치된 이색성 거울(또는 이색성 빔 분할기)에 충돌한다. 그후, 여기광은 광섬유를 통하여 검체를 향하여 이색성 거울에 의하여 반사된다. 일부 실시양태에서, 거울은 여기광에 대하여 45° 각도로 배치될 수 있으며, 여기광은 90° 반사될 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 방법은 약 335 내지 약 380 ㎚ 사이의 여기 파장을 사용할 수 있다.
조직 검체내의 NADH는 광의 여기 파장을 흡수하고, 광의 더 긴 파장을 방출한다. 방출 광을 수집하고, 이색성 거울(146)을 통하여 다시 통과된다. 그러므로, 이러한 거울(146)은 여기 파장을 반사하나, 방출 파장은 전송하도록 설계될 수 있다. 여기 파장의 반사는 100%가 아니어서 이러한 광의 소량이 이색성 거울(146)을 통과한다. 마찬가지로, 상이한 파장을 갖는 추가의 광이 통과될 수 있어서 방출 필터는 카메라(135)와 관련하여 사용될 수 있다. NADH와 같은 형광단으로부터 예상되는 광의 방출 파장에 대하여 방출 필터를 선택할 수 있다.
광이 필터링되면, 광은 카메라(135)에 의하여 수집될 수 있으며, 영상화 조명된 부위의 디스플레이는 디스플레이(140)에서 생성되며(단계 170), 이는 NADH 형광을 사용하여 영상화된 부위에서의 절제된 조직 및 비절제 조직을 확인하는데 사용한다(단계 175). 그후, 이러한 과정은 필요할 경우 추가의 조직을 절제하기 위하여 절제 단계로 되돌아가서 반복된다. 도 3이 순차적으로 실시되는 단계를 도시하기는 하나, 다수의 단계는 동시에 또는 거의 동시에 실시될 것으로 인지되어야 한다. 그래서, 예를 들면 절제, 영상화 및 디스플레이는 동시에 실시할 수 있으며, 조직을 절제하면서 절제된 및 비절제 조직의 확인을 실시할 수 있다.
본원에 개시된 방법, 시스템 및 장치는 각종 치료적 시술에 사용될 수 있다. 본원에 개시된 방법, 시스템 및 장치가 사용될 수 있는 예시의 시술의 비제한적인 예로는 심장에서의 진단 및 치료 시술, 예를 들면 심실위 부정맥 및 심실 부정맥 등의 부정맥의 치료, 심방 세동 및 폐정맥 맵핑 및 절제의 치료를 들 수 있다. 절제된 조직은 심근일 수 있으나, 본원에 개시된 방법은 NADH-풍부 미토콘드리아의 상당한 존재를 갖는 골격근, 간, 신장 및 기타 조직에도 동일한 효과를 가져야만 한다.
도 16을 살펴보면, 본 개시내용의 시스템 및 방법과 관련하여 사용하기 위한 카테터(1601)는 이를 통하여 연장되는 하나 이상의 루멘 및, 카테터(1601)의 원위 단부 주위에 배치된 팽창 가능한 벌룬(1603)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 벌룬(1603)은 그의 근위 팁(1604)에서 카테터(1601)의 바디의 원위 단부에 부착될 수 있으며, 그의 원위 팁(1605)에서 카테터 팁(1606)에 부착될 수 있으며, 이는 하기 기재된 바와 같이 튜브 또는 루멘에 의하여 카테터(1601)에 연결될 수 있다. 벌룬(1603)은 광학적으로 투명한 소재로 생성될 수 있으며, 형광 영상화 중에 광학 부품을 위한 경로로부터 혈액을 이동시키는데 사용될 수 있다. 벌룬(1603)은 각종 해부학적 구조에 최적으로 순응하는 다수의 상이한 소재 및 형상으로 생성될 수 있다. 벌룬은 실리콘 등의 연질 소재로 구조될 수 있으며, 해부학적 구조에 순응할 수 있다. 대안으로, 벌룬은 폴리우레탄 등의 더 강성인 소재로 구조될 수 있으며, 이는 덜 순응할 수 있다. 도 16에 도시한 바와 같이, 벌룬(1603)은 폐정맥의 구멍으로의 삽입을 위하여 설계된 원추형 형상을 가질 수 있다. 보다 원형인 성질을 갖는 기타 형상은 부전 도로, 심실벽 부위, 심방벽 부위 또는 방실 결절 부위를 비롯한(이에 한정되지 않음) 절제 요법을 위한 기타 심장 해부 부위를 시각화하기에 더 적절할 수 있다.
카테터(1601)는 RF 절제, 저온절제, 음향 에너지 절제, 전자기 에너지 절제, 파이크로파 에너지 절제, 초음파 절제, 화학적 절제, 레이저 절제, 열 절제, 전기 절제 또는 기타 유형의 열 또는 비-열 에너지 절제를 비롯한(이에 한정되지 않음) 조직 절제에 사용될 수 있다. 이를 위하여, 일부 실시양태에서, 카테터(1601)는 절제를 필요로 하는 조직으로 전진될 수 있으며, 하나 이상의 절제 방법을 실시할 수 있는 절제 부재는 카테터(1601)를 통과하여 조직을 절제할 수 있다. 일부 실시양태에서, 절제 부재는 고주파 에너지, 파이크로파 에너지, 전기 에너지, 전자기 에너지, 저온에너지, 레이저 에너지, 초음파 에너지, 음향 에너지, 화학 에너지 및 열 에너지로 이루어진 군으로부터 선택된 에너지원을 갖는다.
일부 실시양태에서, 카테터 팁(1606)은 전기기록도 센싱 등의 진단 목적을 위하여 또는 절제 에너지를 방출하는 등의 치료 목적을 위하여 전극으로서 작용하도록 설정될 수 있다. 카테터가 절제 에너지를 필요로 하는 일부 실시양태에서, 카테터(1601)의 팁(1606)은 절제 전극 또는 절제 부재로서 작용할 수 있다. RF 에너지를 실행하는 실시양태에서, (카테터의 외부인) RF 에너지원에 팁을 연결시키는 배선은 카테터(1601)의 루멘을 통과할 수 있다. 팁(1606)은 카테터(1601)의 하나 이상의 루멘과 소통하는 포트(1607)를 포함할 수 있다. 이러한 방식에서, 가이드 와이어 또는 기타 수술 기구, 예를 들면 RF 전극은 팁(1606)을 지나서 카테터(1601)로부터 전진할 수 있다. 팁(1606)은 임의의 생체적합성 소재로 생성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 팁이 전극으로서 작용하도록 설정될 경우, 팁(1606)은 백금, 백금화 이리듐, 스테인레스 스틸 또는 티타늄을 비롯한(이에 한정되지 않음) 금속으로 생성될 수 있다. 팁(1606)은 또한 실리콘, PEEK, 폴리우레탄을 비롯한(이에 한정되지 않음) 생체적합성 플라스틱으로 생성될 수 있다.
도 17을 살펴보면, 일부 실시양태에서, 카테터 팁(1606)은 가이드 와이어 튜브(1700)에 의하여 카테터(1601)의 본체에 연결되어 카테터(1601)의 본체의 원위 팁을 지나서 연장될 수 있다. 가이드 와이어 튜브(1700)는 카테터(1601)의 원위 팁을 지나서 가이드 와이어, 절제 부재 또는 기타 수술 기구를 전진시키기 위하여 카테터(1601)의 하나 이상의 루멘과 소통하는 하나 이상의 루멘을 포함할 수 있다. 가이드 와이어 튜브(1700)의 내부 루멘은 또한 가이드 와이어 튜브(1700)를 통하여 수술 기구를 카테터 팁(1606)으로 또는 카테터 팁(1606)을 지나서 전진시키기 위하여 카테터 팁(1606)의 포트(1607)와 소통할 수 있다.
일부 실시양태에서, 특히 벌룬(1603)이 카테터(1601)를 처치 부위로 전진시키는 동안 수축된 상태일 경우 가이드 와이어 튜브(1700)는 벌룬(1603)에 대한 구조적 지지를 제공하도록 작용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 가이드 와이어 튜브(1700)는 반-경질이어서 벌룬(1603)에 대한 구조적 지지를 제공할 수 있다. 일부 실시양태에서, 가이드 와이어 튜브(1700)는 카테터(1601)의 일체형 루멘일 수 있다. 일부 실시양태에서, 가이드 와이어 튜브(1700)는 카테터(1601)로부터 분리되며, 카테터(1601)의 원위 팁으로 제거 가능하게 삽입될 수 있다. 일부 실시양태에서, 가이드 와이어 튜브(1700)는 카테터(1601)내에서 슬라이딩 가능하게 배치될 수 있으며, 그리하여 가이드 와이어 튜브(1700)는 이동하여 벌룬(1603)의 형상을 조절하여 환자의 신체로부터 카테터(1601)를 전진 또는 철수를 도울 수 있다. 예를 들면 가이드 와이어 튜브(1700)는 환자의 신체로부터 더 쉽게 철수시키기 위하여 붕괴된 벌룬을 신장시키도록 전진될 수 있다. 그러한 상태에서, 벌룬은 더 많이 행동하게 되며, 제거시 카테터 삽입기에 덜 걸리게 된다. 가이드 와이어 튜브는 임의의 소재로 생성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 가이드 와이어 튜브(1700)는 형상 기억 소재, 예컨대 니티놀(Nitinol)로 생성될 수 있다.
도 16과 함께 도 17을 살펴보면, 카테터(1601)는 벌룬(1603)의 근위 단부(1604)가 병용된 장치의 외경을 증가시키지 않으면서 카테터(1601)에 부착될 수 있는 넥 다운면(1701)을 포함할 수 있다.
도 18을 살펴보면, 광학 하우징(1803)은 광학 부재, 예컨대 카메라(1804) 및 광원(1805)을 벌룬(1603)의 내부에 배치하기 위하여 카테터(1601)의 원위 단부에 배치될 수 있다. 광학 하우징(1803)은 벌룬 내부에 카메라(1804) 및 광원(1805)의 배치를 가능케 하며, 그리하여 외부 광원에 대한 필요성을 배제한다. 게다가, 광원을 벌룬 내에 넣어서 섬유 번들을 사용할 때보다 더 넓은 조명 각을 달성할 수 있다. 도 18에 도시한 바와 같이, 광원 및 카메라가 벌룬의 내부에 완전하게 수용되도록 하여 카테터가 광원 또는 카메라의 시야를 방해하지 않는 것을 보장하도록 광학 하우징(1803)은 카테터로부터 벌룬 내로 연장될 수 있다. 도 18에 나타낸 바와 같이, 광원 및 카메라는 벌룬에 대하여 내부에 있으며, 벌룬의 외부로 연장되지 않는다. 일부 실시양태에서, 하우징(1803)은 서로에 대하여 고정된 관계로 광학 부재를 배치할 수 있다. 일부 실시양태에서, 카메라(1804) 및 광원(1805)은 서로 씻어낼 수 있어서 부품이 서로의 기능을 "방해"하지 않도록 한다. 씻어내리는 것은 카메라(1804)가 조명을 가리지 않거나 또는 카메라 화상에 광원(1805)이 나타나지 않도록 하는 것을 보장한다. 일부 실시양태에서, 하나의 광학 부품이 서로 방해되는 것을 피하기 위하여 부품의 위치는 변경될 수 있다.
카메라(1804)는 광학 화상을 전자 신호로 전환시킬 수 있는 임의의 화상 센서일 수 있다. 일부 실시양태에서, 카메라는 기록되는 특정 파장 또는 파장의 세트를 선택하도록 필터가 있거나 또는 필터가 없으며 그리고 렌즈가 있는 소형 CMOS 화상 센서이다. 일부 실시양태에서, 카메라는 광학 화상을 전자 신호로 변환시킬 수 있는 CCD 카메라 또는 기타 화상 센서이다. 카메라는 와이어를 통하여 그의 신호를 외부 화상 프로세서 및 비데오 단말기에 전송하여 의사가 볼 수 있다. 일부 실시양태에서, 카메라는 외부 장치와의 소통을 위한 무선 통신 능력을 가질 수 있다. 광원(1805)은 적절한 파장을 갖는 발광 다이오드(LED)일 수 있다. 일부 실시양태에서, LED는 UV 범위내의 파장을 지녀서 NADH 형광을 야기할 것이다. 일부 실시양태에서, 다색 조명을 위한 백색광을 포함하는 상이한 파장은 적절한 파장을 갖는 LED를 선택하여 가능하다. 비제한적인 예로서, UV 적용예에 적절한 LED는 300 ㎚ 내지 400 ㎚의 파장을 갖는 것을 포함하며, 가시광 또는 백색광 적용예에 적절한 LED는 2000K 내지 8000K의 색 온도 범위를 갖는 것을 포함한다.
도 18에 도시한 바와 같이, 하우징(1803)은 카테터(1601)의 원위 단부에 삽입될 수 있다. 일부 실시양태에서, 간극(1802)이 카테터(1601)의 내벽 및 하우징(1803) 사이에서 형성될 수 있도록 하우징(1803)의 외경은 카테터(1601)의 내경보다 더 작을 수 있다. 일부 실시양태에서, 벌룬(1603)은 간극(1802)을 통하여 수축 또는 팽창될 수 있다. 물론, 벌룬(1603)을 조작하기 위하여 별도의 루멘이 제공될 수 있는 것으로 이해하여야 한다.
일부 실시양태에서, 광학 하우징(1803)의 외경은 카테터(1601)의 내경보다 작기 때문에, 하우징(1803)은 카테터(1601)에 대하여 이동 가능할 수 있다. 일부 실시양태에서, 하우징(1803)은 카테터(1601), 그리하여 벌룬(1603)에 대하여 자유로이 회전 가능하다. 일부 실시양태에서, 광학 하우징(1803)은 벌룬 카테터(1601)에 대하여 종방향으로 이행되어 카메라의 바람직한 시각 또는 광원에 대한 조명 위치를 얻을 수 있다. 광학 하우징(1803)을 소정 위치에서 고정시키기 위하여 잠금 장치를 제공할 수 있다.
도 19는 카메라(1804)의 와이어 번들(1901) 및 광원(1805)을 위한 와이어 번들(1902)을 나타내는, 카테터(1601)의 외부에서의 하우징(1803)을 도시한다. 이들 와이어 번들은 전원 또는 디스플레이와 같은 영상화 시스템의 나머지에 전기 접속되도록 할 수 있는 핸들(도시하지 않음)로 카테터의 전체 길이를 진행시킬 수 있다. 그러나, 일부 실시양태에서, 카메라는 외부 장치와의 무선 통신을 위한 무선 통신 능력을 가질 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
하우징(1803)은 또한 가이드 와이어 튜브(1700) 및 카테터(1601) 사이의 소통을 촉진하기 위하여 가이드 와이어 튜브(1700)를 수용하기 위한 채널(1904)을 포함한다.
본 개시내용의 카테터는 최소-침습의 시술뿐 아니라, 통상의 외과 시술, 즉 개방 시술에 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 카테터는 혈관내 접근에 대하여 설정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 카테터는 비-혈관내 접근에 대하여 설정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 시스템은 혈관내 경로를 통하여서보다는 조직으로 개방 절개 또는 경피 도입에 의하여 외과 시술에 사용되는 외과적 시스템 또는 장치일 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 시스템 및 장치는 로봇 제어되는 시스템의 일부이거나 또는 소형일 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 시스템 또는 장치는 로봇 시스템에 의하여 취급되도록 설정될 수 있다.
일부 실시양태에서, 부품의 크기는 특정 시술에 의존하여 변경될 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 카테터의 강도는 처치하고자 하는 시술, 해부 또는 둘다의 유형에 의존하여 변경될 수 있다. 일부 실시양태에서, 강도는 카테터(1601), 가이드 와이어 튜브(1700) 또는 둘다를 위하여 강성이 더 큰 부품을 선택하여 변경될 수 있다.
도 20을 살펴보면, 일부 실시양태에서, 광학 하우징(2002)은 더 큰 강성이 요구되는 경우 복수의 가이드 와이어 튜브를 수용하기 위한 복수의 채널(2003, 2004)을 포함할 수 있다. 다양한 실시양태에서 일부 또는 전체의 가이드 와이어 튜브는 카테터(1601)의 내부 루멘과 소통하는 내부 루멘 및 상기 가이드 와이어 튜브를 통하여 수술 기구를 통과시키기 위한 카테터 팁(1606)의 포트(1607)를 포함할 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 일부 실시양태에서, 일부 또는 전체의 가이드 와이어 튜브는 단순히 구조적 지지를 위하여 제공하도록 작용할 수 있으며, 내부 루멘을 포함하지 않을 수 있다.
도 21은 상이한 파장의 광을 방출할 수 있는 복수의 광원(2101 및 2102)을 지지하도록 설정된 광학 하우징(2100)의 실시양태를 도시한다. 상이한 파장 공급원을 갖는 것은 단일의 카테터 또는 기기내에서 상이한 기능을 가능케 한다. 일부 실시양태에서, 광원(2101)은 형광 영상화를 위하여 UV광을 방출하도록 선택될 수 있는 한편, 광원(2102)은 사용자가 해부학적 목표를 보며 그리고 조종하도록 하는 백색광을 방출하도록 선택될 수 있다. 이들을 함께 번들로 묶어서 사용자가 절제 부위를 조종하여 조직을 절제하며 그리고 그후 절제된 조직을 시각화하도록 하기 위하여 동일한 카테터를 사용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 동일한 파장의 복수의 광원을 사용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 광학 하우징(2100)은 2개, 3개, 4개 이상의 광원을 지지하도록 설정될 수 있다.
광학 하우징(1803)이 광원 및 카메라를 지지하는 것으로서 도시 및 기재되어 있기는 하나, 일부 실시양태에서, 하우징은 외부 카메라 및 외부 광원과 소통하는 하나 이상의 광섬유 번들을 지지하도록 설정할 수 있다는 점에 유의하여야만 한다.
본원에 개시된 방법, 시스템 및 장치는 다양한 치료 시술에 사용될 수 있다. 본원에 개시된 방법, 시스템 및 장치를 사용할 수 있는 예시의 시술의 비제한적인 예로는 심장에서의 진단 및 치료 시술, 부정맥, 예를 들면 심실위 부정맥 및 심실 부정맥의 치료, 심방 세동의 치료 및 폐정맥 맵핑 및 절제를 들 수 있다.
본원에 개시된 방법은 2차원(2D) 내지 3차원(3D) 맵핑 프로토콜과 함께 사용될 수 있다. 복수의 2D 화상은 심장을 포함한 기관 또는 조직의 3D 재구성 화상에 중첩될 수 있다. 다수의 부정맥 시술은 시술 동안 환자의 특정한 해부의 재구성된 3차원 화상의 사용을 포함한다. 각종 영상 방식을 사용하는 것은 컴퓨터 단층촬영(CT), 자기 공명 영상(MRI), 초음파 및, 카르토 앤 나벡스와 같은 시스템을 사용하는 전기해부학적 맵핑을 포함한다. 모든 경우에서, 3차원 해부학적 화상 또는 표면은 환자의 특정 해부를 제시하여 조직의 표적 부위가 처치되도록 하는 것을 돕는다. 모든 경우에서, 병변이 형성되는 정확한 부위 및 병변이 소실된 정확한 위치, 예를 들면 병변 세트에서의 "간극" 또는 틈을 시각화하는 능력은 시술을 안내하여 치료 결과를 최적화한다. 2D 화상 내지 3D 화상 맵핑은 시스템이 중첩되고, 공간적으로 기록하고 및/또는, 3차원 회전 가능한 상호작용하는 가상의 환경으로 환자의 특정 해부를 사용하여 (병변의 존재 또는 부재를 나타낼 수 있는) 조직의 단일의 또는 복수의 화상을 텍스쳐 맵핑하도록 한다.
일부 실시양태에서, 본 개시내용의 시스템 및 방법은 기타 영상 방식, 예컨대 MRI 화상, 컴퓨터 단층촬영(CT) 화상, 초음파 화상 및 그의 3차원적 재구성을 사용하여 보이는 바와 같이 환자의 특정한 해부에 시스템에 의하여 생성된 화상의 등록 및/또는 오버레이를 가능케 한다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 시스템 및 방법은 기타 전기해부학적 맵핑, 해부학적 재구성 및 조종 시스템, 예컨대 카르토 앤 나벡스를 사용하여 보이는 바와 같이 환자의 특정한 해부에 시스템에 의하여 생성된 화상의 등록 및/또는 오버레이를 더 포함할 수 있다. 등록 및 오버레이는 시술 동안 실시간으로 실시될 수 있다. 재구성된 심내막 표면에서의 텍스쳐 맵핑 NADH 화상은 처치 부위의 시각화를 허용한다. 예를 들면 병변의 복수의 NADH 스냅촬영은 전체 폐정맥 개구 또는 복수의 폐정맥의 전체 파노라마 화상을 생성한다. 카테터 팁에 센서를 배치하는 것은 NADH 화상이 함께 병용되어 3D 재구성 화상을 생성하도록 하는 정보를 제공할 수 있다.
본 개시내용의 방법 및 시스템이 벌룬 카테터과 관련하여 기재되기는 하였으나, 본 개시내용의 방법 및 시스템은 또한 벌룬이 없는 카테터를 사용할 수 있다. 형광 영상화 중에 혈액을 교체하기 위한 기타 수단을 사용할 수 있다. 예를 들면 본 개시내용의 카테터는 유체를 카테터의 원위 팁으로 전달하여 영상화된 조직으로부터 혈액을 교체할 수 있는 관류 포트가 제공될 수 있다. 일부 실시양태에서, 혈액을 교체하며 그리고 광을 전송할 수 있는 맑은 유체를 주입할 수 있는 외장을 통하여 카테터를 도입할 수 있다. 물론, 일부 실시양태에서, 혈액 교체를 위한 수단은 병용될 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 그래서, 예를 들면 상기 기재된 바와 같은 벌룬 카테터에는 벌룬에 의한 혈액 교체를 돕기 위하여 추가의 관류 포트가 제공될 수 있다.
본 개시내용의 시스템 및 방법을 사용한 예가 하기에 제공된다. 이들 예는 단지 대표예이며, 본 개시내용의 범주를 한정하는데 사용하여서는 안된다. 본원에 개시된 방법 및 장치에는 다양한 대체의 설계가 존재한다. 그러므로, 선택된 예는 대개 본원에 개시된 장치 및 방법의 원리를 예시하는데 사용된다.
실시예
실험 절차
염화트리페닐테트라졸륨(TTC) 염색과 비교한 본 개시내용의 NADH 기록을 사용한 영상화의 효율을 비교하기 위하여 동물 심장을 사용하여 실험을 실시하였다. 하기에서 보다 구체적으로 기재한 바와 같이, NADH 기록을 사용한 영상화는 TTC 염색 정도로 우수하게 실시되었다. 중요한 점은, 살아있는 조직에 실시하였으며, 이는 동일한 성능을 달성하기 위하여 임의의 추가의 처리 시간 또는 염료의 사용을 필요로 하지 않았다.
동물 시술
래트(200-300 g 스프라그-돌리, n=8) 및 토끼(2.5-3.5 ㎏, 뉴질랜드 화이트, n=3)의 절개한 무혈 심장을 사용하여 생체외 실험을 실시하였다. 동물을 헤파린 처리하고, 표준 시술을 사용하여 마취하였다. 그후, 심장을 절개하고, 대동맥에 캐뉼라를 삽입하고, 일정한 압력(50 mmHg)에서 산소 첨가된 완충 티로드 용액을 사용하여 실온에서 랑겐도르프(Langendorff)-관류하였다. 심장을 그라운딩(grounding) 패드의 상부에 배치하고, 절개 중에 37℃ 티로드 용액 중에 잠기게 하였다.
현장 실험(n=3)은 마취한 개흉 래트(200-300 g 스프라그-돌리)를 사용하여 실시하였다. 텔라졸(40 ㎎/㎏)의 IP 주사후, 가슴 및 등의 털을 깎고, 동물을 가열된 플랫폼에 고정시키고, 절제 패드를 동물의 아래에 배치하였다. 흉강을 개방한 직후, 노출된 심외막 표면을 영상화하면서 절제를 실시하였다. 모든 마취 및 안락사 시술은 동물 실험 윤리 위원회가 승인한 프로토콜을 준수하였다.
절제 프로토콜 및 NADH 기록
4 ㎜ 팁(EP 테크놀로지즈(EP Technologies), 보스톤 사이언티픽 코포레이션(Boston Scientific Corporation))을 갖는 비-냉각된 블레이저 카테터를 사용하여 고주파 에너지를 전달하였다. 팁 온도는 50 내지 70℃ 범위내이었다. 카테터를 심외막 표면에 수직으로 배치하였다. 절제 시간은 50 W의 최대 출력으로 15 내지 60 초로 변경되었다. 100 와트 수은 램프(차이스(Zeiss) HBO 100 W/2)를 사용하여 UV 광(350/25 ㎚)으로 심외막 표면을 조명하였다. NADH의 심외막 형광을 기록하기 위하여, 방출된 광을 필터링하고(460/25 ㎚), NADH 형광에 해당하는 파장에 대한 높은 양자 효율(460 ㎚에서 80% QE)을 갖는 CCD 카메라(앤도 익슨 DV860)를 사용하여 영상화하였다.
광학 맵핑 실험
심장을 전위차 염료 RH237(몰레큘라 프로브즈(Molecular Probes), 10 μM 용액)로 염색하고, 블레비스타틴을 첨가하여 관류액(10 μM 최종 농도)에 첨가하여 동작 잡음을 감소시켰다. 듀얼 포트 어댑터(앤도(Andor) CSU 어댑터 듀얼 캠(Adapter Dual Cam)) 및 색선별 거울(610 ㎚)이 장착된 2대의 CCD 카메라(앤도 익슨 DV860)로 이루어진 2중 광학 맵핑 시스템을 사용하여 동일한 시야로부터 RH237(250-500 fps) 및 NADH(2 fps)의 심외막 형광을 영상화하는데 사용하였다. 광학 동작 전위를 기록하기 위하여, 2개의 발광 다이오드(LumiLEDs, 530/35 ㎚)를 사용하여 심외막을 조명하였다. RH237의 생성된 형광은 680 ㎚에서 롱패스 필터링하였다. NADH 형광은 상기 기재된 바와 같은 기타 CCD 카메라를 사용하여 기록하였다.
RH237의 형광은 각각의 화상으로부터 배경 형광을 빼어 처리하고, 각각의 픽셀에 대한 신호를 정규화하였다. RH237 형광 신호는 중앙 시간 필터(3 샘플 폭)를 사용하여 평탄화시켰다. 활성화 시간의 동시성 맵을 생성하여 파면 전파를 나타냈다. 각각의 픽셀에서의 광학 작동 전위의 평균 진폭을 계산하여 전기 활성 조직의 양에서의 공간적 변화를 계시하였다.
TTC 염색
염화트리페닐테트라졸륨(TTC) 생체 염색은 급성 괴사를 평가하기 위한 표준 시술이다. 영상화 프로토콜을 완료한 직후, 조직은 티로드 용액 중의 1.0% TTC로 관상 동맥을 통하여 역행 관류시켰다. 그후, 심장을 TTC 용액 중에 추가의 8 분 동안 담갔다. 대사 활성인 조직은 진홍색으로 나타났다. 괴사 조직은 백색으로 나타났다.
실험 결과
도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d 및 도 4e는 무혈 절개한 래트 심장에서의 RF 절제 병변을 도시한다. 실험의 제1의 세트는 수컷 또는 암컷의 건강한 래트로부터 절개한 심장에서 실시하였다. 심장을 티로드 용액으로 역행 관류시켰다. 8개의 심장의 심외막을 절제하고, 영상화하였다. 2개의 절제 병변을 심장 중 4개에 서로 이웃하게 배치하였다. 병변을 심외막 표면에 전달하는 위치에서의 RF 절제 프로브의 예는 도 4a에 도시하며, 표준 RFA 절제 프로토콜후 통상의 병변의 시각적 외관을 도 4b에 도시한다. 도 4b에 도시한 바와 같이, 절제는 옅은 조직의 뚜렷한 부위로서 심외막 표면의 시각적 외관에서의 즉각적인 변화를 야기하였다. 옅음은 60℃보다 높은 온도에서 미오글로빈의 변성에 해당한다. 그후, 심장을 정압 관류 시스템에 놓고, 단일 또는 2중 CCD 카메라 시스템을 사용하여 영상화하였다. 도 4c는 부분 허혈 조직이 흰색 반점으로 나타나는 fNADH 영상화에 의하여 계시되는 바와 같이, 2가지 뚜렷한 RF 절제 병변의 외관을 도시한다. 도 4c에서 예시한 바와 같이, fNADH 화상은 주위의 비절제된 심근에 비하여 절제의 부위가 뚜렷하게 어둡게 나타난 것으로 계시하였다.
영상화후, 심장을 생체 염료 TTC로 염색하여 도 4d에 도시하고, 경벽으로 슬라이스하여 절제 병변을 조사하여 도 4e에 도시한다. 도 4d에 도시한 바와 같이 TTC 염색후 대사적 활성 조직은 적색으로 나타나며, 비가역적으로 손상된 조직은 백색으로 나타난다. 도 4e는 2가지 상이한 전원 설정을 사용하여 대향하는 심외막 표면에 배치된 2개의 병변의 깊이를 나타내기 위하여 심장을 통한 횡단 슬라이싱을 도시한다.
RF 절제 병변의 공간적 정도 및 시간적 안정성
도 5a 및 도 5b는 시간 경과에 대한 병변 안정성을 도시한다. 구체적으로, 맨위는 RF 절제후 상이한 시점(2-120 분)에서 fNADH의 스냅촬영을 나타낸다. 맨위의 좌측 화상에서의 백색 네모는 그 아래의 3가지 스냅촬영에 사용된 근접촬영한 부위를 나타내며, 이들은 3가지 중간 시점(5, 10 및 30 분)에 대한 병변 경계의 근접촬영을 나타낸다.
도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 절제된 조직에서의 fNADH 레벨은 그의 절제전의 값으로 되돌아가지 않았으며, 병변의 크기는 실험 기간에 걸쳐(약 2 시간) 상당하게 변경되지 않았다. 도 5a 및 도 5b에서의 그 아래의 3가지 근접촬영에 의하여 예시된 바와 같이, 병변에 해당하는 fNADH 화상에서의 부위는 시간이 경과함에 따라 균일하게 어두워졌다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c에서 예시된 바와 같이, fNADH 화상으로부터 측정된 병변의 크기는 TTC에 대하여 네가티브 염색된 부위의 크기와 동일하다. 구체적으로, 도 6a 및 도 6b는 fNADH-민감성 채널 그리고 TTC 염색후에서 나타난 바와 같이RF 병변의 크기를 도시한다. 도 6a에서 토끼 심장의 표면에서의 3가지 병변의 스냅촬영은 각각 미가공 NADH 화상, 역전 NADH 화상(즉, 미가공 fNADH 화상의 LUT 스케일을 역전시켜 병변을 백색으로 나타냄), 미가공 TTC 화상 및 흑백 TTC 화상(즉, 그레이 스케일)을 예시한다. 도 6b의 3가지 그래프는 각각 도 6a의 스냅촬영에서 확인된 각각의 병변 a, b 및 c를 통한 강도 프로파일에 해당한다. 도 6c의 막대 그래프에 의하여 예시된 바와 같이, fNADH 및 TTC 염색을 사용하여 조사시 병변의 폭은 크게 상이하지 않았다.
TTC 염색은 조직 생존 능력을 결정하기 위한 통상의 방법이다. 이는 테트라졸륨 염과 반응하여 프로마잔 안료를 형성하는 데히드로게나제 효소 및 NADH의 능력에 의존한다. 이들 두 방법 모두는 활성 NADH의 존재에 의존하므로, 병변 크기의 측정은 2가지 방법에 대하여 유사하다. 그러므로, 도 6b의 그래프에 의하여 예시된 바와 같이, NADH 형광의 라이브 영상화는 95% 정확도보다 우수하게 TTC-포지티브 조직 부위의 평가를 제공한다. 임상적 관점에서, fNADH 화상에서 나타난 바와 같은 RF 절제 병변의 안정성은 NADH의 UV에 기초한 영상화가 복수의 RF 절제를 실시한 후 획득될 수 있다는 것을 시사하는데, 이는 병변의 외관이 수시간 동안 안정하게 유지되기 때문이다.
RF 절제 병변 사이의 기능적 간극의 확인
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 2개의 RF 병변 사이의 좁은 협부를 통한 전파의 fNADH 및 심외막 전기 활성의 2중 영상화를 도시한다. 상기 논의한 바와 같이, 불완전 병변은 회귀에 대한 해부학적 경로로서 작용할 경우 훨씬 더 위험할 수 있으며, 1 ㎜ 정도로 작은 병변간 협부는 재발 전도를 초래할 수 있다. 병변간 협부를 통한 전파를 연구하기 위하여 2가지 근접하게 배치된 RF 병변 사이의 활성의 파면을 분석하였다. 양극성 보측(pacing) 전극을 병변 위의 심외막에 배치하고, 2배의 심박 임계값(2.5 ㎃)에서 전류를 인가하였다. 보측파(Paced waves)는 기능적 협부가 존재할 때 병변 주위의 동시 회귀성 회로를 야기하였다. 이러한 활성의 예는 도 7c의 순차적 스냅촬영에서 예시된다. 도 7a에서의 3가지 스냅촬영 각각은 2개의 병변을 갖는 조직의 fNADH 화상, 전압-민감성 염료 RH237을 사용하여 기록한 회귀성 회로 중 하나의 전기 활성의 동시성 맵 및, FNADH 화상에서의 동시성 맵의 중첩을 나타낸다. 도 7b는 도 7c에 도시한 시퀀스에 해당하는 각각의 프레임에서 모든 픽셀로부터의 광학 작동 전위의 평균을 구하여 재구성된 슈도 ECG 트레이스를 도시한다. 도 7c는 병변 주위의 회귀 및 보측 맥박의 전파를 예시하는 프로세싱된 RH237 시퀀서의 순차적 스냅촬영을 도시한다.
동시성 맵을 생성하며 그리고 전파 파면을 계시하기 위하여(도 7a, 도 7b 및 도 7c에 도시한 바와 같음), 광학 작동 전위를 정규화하여 실무율 방식으로 전파되는 파면을 나타냈다. 이는 전파를 예시하는데 유용하기는 하나, 진정한 광학 작동 전위 진폭을 모호하게 하므로 오해의 소지가 있을 수 있다. 진정한 광학 작동 전위 진폭을 더 잘 나타내기 위하여, 각각의 픽셀에서의 RH237 신호는 모든 픽셀에 대하여 최대 광학 작동 전위 진폭의 비율(%)로서 매겼다.
도 8a, 도 8b, 도 8c 및 도 8d는 2개의 RF 병변 사이의 협부를 가로지른 fNADH 및 전기 활성을 도시한다. 구체적으로, 도 8a는 이웃하는 RH237 화상에서 흑색 라인을 따른 5가지 순차적 작동 전위의 진폭의 x-t 표현을 도시한다. 도 8a에서 x-축은 2가지 병변 사이의 거리이며, y-축은 오른쪽의 별표로 나타낸 작동 전위를 갖는 시간을 나타낸다. 도 8b는 작동 전위 진폭의 프로파일을 갖는 fNADH에 대한 병변간 강도 프로파일에서 오버레이 처리한 그래프를 도시한다. 2개의 프로파일은 r=0.95, P<0.05의 상관 계수를 가졌다. 광학 작동 전위 진폭의 병변간 프로파일은 6가지 순차적 맥박에 대한 x-t 플롯으로 도 8c에 도시하며, x-축은 2개의 병변의 중심 사이의 거리이다. 도 8d에서 간극은 밝은 외관을 제공하는 fNADH에 의하여 확인되는 한편, 절제된 병변은 조직에 더 어두운 외관을 제공하는 형광의 결여에 의하여 확인된다. 그후, 작동 전위 진폭의 병변간 프로파일은 fNADH 강도의 병변간 프로파일에 대하여 비교하였다. 이들 2개는 상관성이 매우 높다(r=0.95). 이러한 발견은 fNADH 손실이 절제 부위 부근의 조직의 약화된 기능 상태에 대한 직접적인 마커로서 작용할 수 있다는 것을 시시한다.
fNADH의 결여는 근육 손상을 나타내며, 주요 관상 혈관에 대한 손상을 나타내지 않는다
NADH를 함유하는 풍부한 미토콘드리아는 심장 근세포를 fNADH 영상화에 특히 적절하게 한다. 세포 및 미토콘드리아 막이 열 스트레스에 의하여 급속하게 손상되므로, RF 절제 병변의 부위에서 감소된 fNADH는 근세포막 통합성의 손실을 나타낸다. 특히, 절제 부위내의 심근 세포 괴사는 관상 혈관과 같은 모든 근본적인 구조의 통합성이 파괴되었다는 것을 반드시 의미하지는 않는다. 실험에서, 주요 관상 혈관 구조의 파괴는 관찰되지 않았다. 이는 혈관이 파괴될 경우 손상된 혈관의 하류의 조직이 허혈이 되며, 이는 fNADH를 증가시키기 때문이다. 여전히, 도 6a에 도시한 바와 같이, 병변 부근에서의 fNADH 레벨은 절제 전 및 후 상당하게 변경되지 않았다. 절제 부위 부근에서 종종 나타나는 더 흰색인 조직의 패취는 잠재적으로 국소 허혈을 일시적으로 야기하는 일시적 저 관류의 결과로서 RF 절제 사례 이전에 발생하였다. 무상해 관상 동맥 구조의 기타 증거는 후-절제 TTC 염색의 균질성이었으며, 임의의 주요 혈관 손상은 RF 절제 병변 외부의 염색되지 않은 조직의 부위로서 나타났다. 그러나, 실험 중에 생성되며 그리고 TTC를 사용하여 확인한 13개의 RF 절제 병변 모두는 RF 병변 부위로 엄격하게 국소화되었다. 마지막으로, 도 4b에 도시한 바와 같이, 심외막 표면에서의 무상해 혈관의 관찰은 절제 부위에서 주요 혈관에 대한 심각한 손상을 나타내지는 않았다.
전도 대 직접 저항 가열
도 9a, 도 9b, 도 9c 및 도 9d는 절제 부위내의 RH237 잔류를 도시한다. 구체적으로, 도 9a 내지 도 9c는 RH237로 염색한 래트 심장 덩어리의 3가지 순차적 스냅촬영을 도시한다. 도 9a 내지 도 9c에서 예시된 바와 같이, RH237 형광은 시간이 경과함에 따라 감소되는데, 이는 염료를 보유하는 부위로서 병변을 강조한다. 도 9d는 도 9a에서 확인된 관심 영역 4개로부터 획득한 RH237 염색의 강도(ROI)를 도시한다. 시간 경과에 따라 하향되는 경향이 있는 검은색 점은 비절제 부위에서의 ROI에 해당하며, 시간 경과에 따라 안정하게 유지되는 흰색 점은 병변 부위에서의 ROI에 해당한다.
도 10a, 도 10b, 도 10c 및 도 10d에서 도시한 바와 같이, 광학 맵핑 중에 RH237의 약효세척율은 정상 조직에서보다는 절제 병변내에서 더 적었으며, 이는 미가공 RH237 화상에서 병변 및 정상 조직 사이의 높은 콘트라스트를 초래하였다. 도 10a, 도 10b, 도 10c 및 도 10d는 심외막의 NADH 형광 및 시각적 외관에 대한 RF 절제 시술후 RH237 잔류를 도시한다. 도 10a는 RF 카테터에 의한 병변 형성의 개략도이다. 도 10b 및 도 10c는 fNADH 화상(좌측 화상) 및 해당 RH237 화상(우측 화상)에서의 병변을 나타내는 2가지 상이한 래트 심장을 도시한다. 이들 화상 아래의 기준자는 5 ㎜에 해당한다. 도 10d는 fNADH, RH237 화상 및 TTC 염색 화상에 나타난 바와 같이 3가지 RF 절제를 갖는 토끼 심장을 나타내며, 이들 화상 아래의 기준자는 5 ㎜에 해당한다. 백색 TTC 채널내의 갈색 테두리는 RH237 잔류 부위와 일치한다는 점에 유의하여야만 한다. 중요하게는, 도 10b 및 도 10c에서 fNADH 및 RH237 화상의 비교에 의하여 알 수 있는 바와 같이, RH237의 밝은 부위(병변에 해당)의 직경은 fNADH에 의하여 나타난 병변의 부위보다 상당히 더 작았다. RH237 화상에서의 병변 크기는 fNADH 및 TTC 화상 모두, 예컨대 도 6a에 도시된 바와 같은 것에서 종종 나타난 내부 고리형 구조에 해당한다.
밝은 RH237 부위에 대한 가장 타당한 설명은 RF 전극 바로 아래에서 직접 저항 가열의 부위에서 발생하는 심외막 모세혈관에 대한 급성 손상이다. 그래서, 도 10b 및 도 10c에서 알 수 있는 바와 같이, 이는 RH237 염료의 약효세척을 감소시킨다. RF 전류는 절제 전극과 직접 접촉하는 조직의 좁은 테두리의 저항 가열을 통하여 조직을 가열한다. 더 깊은 조직 가열은 이와 같은 작은 환상 부피로부터의 수동 열 전도의 결과가 된다. 비가역적 심근 손상에는 50℃를 넘는 온도가 필요하며, 100℃를 넘는 온도에서, 전극-조직 접촉에서 비등이 발생하여 응혈(도 6a에서의 갈색 고리)이 형성된다. 병변(fNADH 및 RH237)을 영상화하는 2가지 방식 사이의 직접 비교는 직접 저항 가열이 더 깊은 조직층으로의 전도 열 전달과 구별되도록 할 수 있다.
혈액 관류된 래트 심장에서의 RF 병변
도 11a, 도 11b, 도 11c 및 도 11d는 혈액-관류된 개흉 동물에서의 RF 절제 병변의 시각화를 도시한다. 구체적으로, 도 11a는 심외막 RF 절제 병변을 갖는 래트 심장의 개흉 명시야 화상이며, 도 11b는 fNADH를 사용하여 관찰시 동일한 심장을 도시한다. 도 11c에서 도시한 바와 같이, 상기 절제된 심장을 외부 첨가된 혈액에 담그는 것은 fNADH 신호를 완전히 모호하게 한다. 혈액은 광학적으로 밀집된 매체이며, 가시광 대역내에서, 조직 성질의 분광학적 평가를 방해한다. 그러므로, 혈액 관류된 동물에서 fNADH에 기초한 영상화의 실행가능성을 나타내는 것이 임계적 문제가 되었다. 이는 동물의 개흉 그리고 절개된 심장 실험과 동일한 방식으로 fNADH 화상을 획득한 직후 심외막에 병변을 배치하여 실시하였다. 도 11b에 도시한 바와 같이, 주요 혈관은 이들 화상내에서 어두운 자국으로 나타났으나, RF 절제 병변이 명백하게 계시되며, 이는 미토콘드리아-풍부 심근이 주위 비절제 조직을 계시하기에 충분한 fNADH를 제공한다는 것을 나타냈다. 도 11c에 도시한 바와 같이, 동일한 심장의 심외막 표면을 혈액 중에 담글 때 전체 시야는 어두워졌다. 도 11d에 도시한 바와 같이, 투명한 폴리염화비닐리덴 시트를 사용하여 심외막 표면으로부터 혈액의 교체시 fNADH 화상내에서 RF 절제 병변이 계시되었다.
도 12는 개심 수술에서 개의 좌심방 조직으로부터 얻은 절제 병변을 도시한다. 조직은 심방 세동 폐정맥 분리 시술의 부위 부근에 위치한다. 좌심방을 수술로 개방하고, 혈액을 시야로부터 제거하였다. 동물은 이때 혈관 우회 상태로 두어 심방 조직의 정상 관류를 허용하였다.
도 13은 저온-절제후 래트 심장의 심외막 표면에서의 절제 병변의 화상이다. 이러한 화상은 무혈 절개된 래트 심장으로부터 얻었다. 저온절제는 금속 팁 카테터의 팁에서 액체 질소를 사용하여 실시하였다.
도 14는 고주파 절제를 사용하여 강력하게 절제된 간 관류된 래트 조직을 도시한다. 이는 기타 기관의 표면에서 절제 병변이 어떻게 보이는지를 도시하기 위하여 실시하였다.
도 15는 우측의 표준 카테터의 2D 화상 및 3D 맵핑 시스템으로 적분된 3D로의 재구성을 도시한다. 컴퓨터 시스템 및 프로그램은 NADH 형광의 획득한 2D 화상을 디스플레이되는 바와 같이 심방 해부에 중첩된 3D 화상으로 변환시키는데 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서, NADH 형광의 시각화를 허용하도록 주위의 혈액을 교체하기 위한 투명 유체로 팽창 가능한 순응하는 벌룬을 팽창시키고; UV 가능 섬유를 사용한 폐정맥 및 좌심방 조직의 미토콘드리아 NADH를 여기시키기 위한 자외선광으로 조명하고; 광학 영상화 번들을 사용하여 조명된 폐정맥 및 좌심방 조직으로부터 NADH 형광을 검출하고; 검출된 NADH 형광을 460 ㎚ 대역-통과 필터로 필터링하여 형광 카메라를 사용하여 형광 화상을 생성하는 것을 포함하며; 검출된 형광 화상은 형광 결여로 인하여 어두운 외관을 갖는 절제된 병변, 정상의 형광으로 인하여 밝은 외관을 갖는 간극 및, 절제된 병변을 둘러싼 더 밝은 할로 타입 외관을 갖는 임의의 허혈 또는 손상된 조직의 생리학을 나타내는, 정맥 및 좌심방 연결부에서 절제된 심내막 심장 근육 조직 및 비절제된 간극의 실시간 화상의 획득 방법이 제공된다.
일부 실시양태에서, NADH 형광의 시각화를 허용하도록 주위의 혈액을 교체하기 위한 투명 유체로 팽창 가능한 순응하는 벌룬을 팽창시키고; UV 가능 섬유를 사용한 폐정맥 및 좌심방 조직의 미토콘드리아 NADH를 여기시키기 위한 자외선광으로 조명하고; CMOS 카메라를 사용하여 조명된 폐정맥 및 좌심방 조직으로부터 NADH 형광을 검출하고; 검출된 NADH 형광을 460 ㎚ 대역-통과 필터로 필터링하여 형광 카메라를 사용하여 형광 화상을 생성하는 것을 포함하며; 검출된 형광 화상은 형광 결여로 인하여 어두운 외관을 갖는 절제된 병변, 정상의 형광으로 인하여 밝은 외관을 갖는 간극 및, 절제된 병변을 둘러싼 더 밝은 할로 타입 외관을 갖는 임의의 허혈 또는 손상된 조직의 생리학을 나타내는, 폐정맥 및 좌심방 연결부에서 절제된 심내막 심장 근육 조직 및 비절제된 간극의 실시간 화상을 획득하는 방법이 제공된다.
일부 실시양태에서, 자외선 광원을 사용하여 절제된 조직 및 절제된 조직 주위의 비절제 조직을 포함하는 조직을 조명하는 단계; 조명된 조직을 영상화하는 단계; 영상화 조명된 조직의 디스플레이를 생성하는 단계를 포함하며, 여기서 디스플레이는 절제된 조직 주위의 비절제된 부위보다 더 적은 형광을 갖는 것으로 절제된 조직을 나타내는, 폐정맥 부위에서의 절제된 병변의 시각화를 생성하며 그리고 생리학에 대한 추가의 정보를 제공하는 방법이 제공된다. 일부 실시양태에서, 디스플레이는 더 낮은 형광 또는 형광 결여 부위에 의하여 둘러싸인 높은 형광 부위를 나타낼 수 있다. 일부 실시양태에서, 더 낮은 형광 부위에 의하여 둘러싸인 높은 형광의 나타낸 부위는 높은 형광 부위가 절제되지 않았다는 것을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 형광은 조명된 조직에서의 NADH에 의하여 야기된다. 일부 실시양태에서, 고주파, 저온절제 또는 레이저 카테터를 사용하여 조직을 절제하면서 조명, 영상화 및 생성을 실시한다. 일부 실시양태에서, 조명 및 영상화는 루멘 카테터의 팁에 결합된 광섬유 도파관을 사용하여 실시되며, 광섬유 도파관은 자외선 광원으로부터 조명된 조직으로 자외선광을 전달한다. 일부 실시양태에서, 조직은 심장 조직이다. 일부 실시양태에서, 조명된 조직의 영상화는 조명된 조직에 화학물질을 첨가하지 않고 실시된다.
일부 실시양태에서, 심방 조직의 일부를 절제하는 단계; 자외선 광원을 사용하여 조직을 조명하는 단계; 형광 카메라 및 형광의 시각화를 허용하기 위한 필터를 사용하여 조명된 조직을 영상화하는 단계; 영상화 조명된 조직의 디스플레이를 생성하는 단계; 영상화 조명된 조직의 디스플레이에 기초하여 절제된 조직 사이의 간극을 확인하는 단계(여기서, 절제된 조직은 형광의 결여에 의하여 조직에 어두운 외관을 제공하는 것을 확인하며, 밝은 외관을 제공하는 형광에 의하여 비절제 조직을 구성하는 간극을 확인함) 및, 절제된 조직 사이에서 확인된 비절제 조직 간극을 절제하는 단계를 포함하는, 심방 세동(AF)의 치료 방법이 제공된다. 일부 실시양태에서, 디스플레이는 간극보다 더 적은 형광을 갖는 것으로 절제된 조직을 나타낸다.
일부 실시양태에서, 조직을 영상화하기 위한 시스템은 원위 단부 및 근위 단부를 갖는 카테터; 카테터의 원위 단부 주위에 배치된 팽창 가능한 벌룬; 및 카테터의 원위 단부로부터 벌룬 내로 연장되며 그리고 벌룬 외부의 조직을 조명하기 위한 광원 및 조명된 조직을 영상화하기 위한 카메라를 벌룬의 내부에 배치하도록 설정된 광학 하우징을 포함한다.
일부 실시양태에서, 조직을 영상화하기 위한 시스템은 원위 단부 및 근위 단부를 갖는 카테터; 카테터의 원위 단부 주위에 배치된 팽창 가능한 벌룬; 및 카테터의 원위 단부로부터 벌룬 내로 연장되는 광학 하우징; 벌룬 내부에 있고, 광학 하우징에 의하여 지지되며 그리고 조직내의 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 또는 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 수소(NADH)의 천연 환원된 형태를 여기시키도록 설정된 광원; 및 벌룬 내부에 있고, 광학 하우징에 의하여 지지되며 그리고 광원에 의하여 조명된 조직을 영상화하도록 설정된 카메라를 포함한다.
일부 실시양태에서, 조직을 영상화하기 위한 시스템은 원위 단부 및 근위 단부를 갖는 카테터; 카테터의 원위 단부 주위에서 혈액을 유체로 교체하기 위한 관류 포트; 및 카테터의 원위 단부로부터 연장되며, 조직을 조명하기 위한 발광 다이오드 광원 및, 조명된 조직을 영상화시키기 위하여 광학 화상을 전자 신호로 변환시키는 복수의 화상 센서를 포함하는 시각화 장치를 지지하도록 설정된 광학 하우징을 포함한다.
일부 실시양태에서, 조직을 영상화하기 위한 시스템은 혈액을 교체할 수 있는 유체를 주입하며 그리고 광을 전송시키기 위한 외장; 외장내에 배치되고, 원위 단부 및 근위 단부를 갖는 카테터; 카테터의 원위 단부로부터 연장되며, 조직을 조명하기 위한 발광 다이오드 광원 및, 조명된 조직을 영상화하기 위하여 광학 화상을 전자 신호로 변환시키는 복수의 화상 센서를 포함하는 시각화 장치를 지지하도록 설정된 광학 하우징을 포함한다.
일부 실시양태에서, 조직을 영상화시키는 방법은 조직에 카테터의 원위 단부 주위에 배치된 팽창 가능한 벌룬 및 카테터의 원위 단부로부터 벌룬 내로 연장되어 광원 및 카메라를 벌룬의 내부에 배치하는 광학 하우징을 포함하는 카테터를 조직으로 전진시키는 단계; 조직을 절제하는 단계; 절제에 의하여 처리된 조직 및 주위 조직을 포함하는 조직의 부위를 광원으로 조명하여 조직의 부위내의 NADH를 여기하는 조명 단계; 조직의 부위를 영상화 장치로 영상화하여 조직 부위의 NADH 형광을 검출하는 영상화 단계; 및 비-절제된 조직보다 적은 형광을 갖는 것으로서 절제된 조직을 나타내는, 영상화되는 조명된 조직의 디스플레이를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 개시내용은 단지 본 개시내용의 다양한 비제한적인 실시양태를 설명하며, 이로써 본 개시내용을 한정하고자 하는 것은 아니다. 본 개시내용의 정신 및 물질을 포함하는 개시된 실시양태의 변형예는 당업자에게 가능할 것이므로, 개시된 실시양태는 첨부한 특허청구범위 및 그의 등가예의 범주내의 모든 것을 포함하는 것으로 이해하여야 한다.

Claims (33)

  1. 원위 단부 및 근위 단부를 갖는 카테터;
    카테터의 원위 단부 주위에 배치된 팽창 가능한 벌룬; 및
    카테터의 원위 단부로부터 벌룬 내로 연장되며 그리고 벌룬 외부의 조직을 조명하기 위한 광원 및 조명된 조직을 영상화하기 위한 카메라를 벌룬의 내부에 배치하도록 설정된 광학 하우징
    을 포함하는, 조직의 영상화를 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 고주파 에너지, 파이크로파 에너지, 전기 에너지, 전자기 에너지, 저온에너지, 레이저 에너지, 초음파 에너지, 음향 에너지, 화학 에너지 및 열 에너지로 이루어진 군으로부터 선택된 에너지원을 갖는 절제 부재를 더 포함하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 광원이 UV 발광 다이오드(LED)인 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 카메라는 광학 화상을 전자 신호로 변환시키는 화상 센서를 포함하는 것인 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 시스템은 로봇 제어되는 것인 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 광학 하우징은 광학 하우징의 외부면과 카테터의 내벽 사이에서 간극을 형성하도록 하는 크기를 갖는 것인 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 간극은 벌룬의 조작을 위하여 카테터 및 벌룬과 유체 소통하는 것인 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 광학 하우징은 벌룬에 대하여 회전하는 것인 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 벌룬용 구조 지지체를 제공하기 위하여 카테터의 원위 팁을 넘어 연장되는 지지 튜브를 더 포함하는 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 절제 부재로서 작용하도록 설정된 팁을 지지 튜브의 원위 단부 주위에서 더 포함하는 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 지지 튜브는 절제 부재를 벌룬의 원위로 통과시키기 위해서 카테터의 내부 루멘과 소통하는 내부 루멘을 포함하는 것인 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 카테터는 조직으로의 혈관내 접근을 위하여 설정되는 것인 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 카테터는 조직 내로의 개방 절개 도입 또는 경피 도입을 위하여 설정된 것인 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 광원은 조직내의 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드(NADH)의 자연 환원된 형태를 여기시키도록 설정되는 것인 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 제1의 광원, 및 제1의 광원과 상이한 파장의 광을 생성할 수 있는 제2의 광원을 더 포함하는 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 검출된 NADH 형광에 기초하여 조명된 조직의 화상을 생성하기 위하여 카메라에 접속된 디스플레이 시스템을 더 포함하는 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 카메라 및 디스플레이 시스템은 무선 통신되는 것인 시스템.
  18. 제1항에 있어서, 시스템은 부정맥, 심실위 부정맥, 심실 부정맥, 심방 세동, 폐정맥 맵핑 및 절제를 위한 진단 및 치료 시술 동안 심장에 이용되는 것인 시스템.
  19. 원위 단부 및 근위 단부를 갖는 카테터;
    카테터의 원위 단부 주위에 배치된 팽창 가능한 벌룬; 및
    카테터의 원위 단부로부터 벌룬 내로 연장되는 광학 하우징;
    벌룬 내부에 있으며, 광학 하우징에 의하여 지지되며 그리고 조직내에서 NADH를 여기시키도록 설정된 광원; 및
    벌룬 내부에 있으며, 광학 하우징에 의하여 지지되며 그리고 광원에 의하여 조명된 조직을 영상화하도록 설정된 카메라
    를 포함하는 조직의 영상화를 위한 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 광학 하우징은 벌룬에 대하여 카메라 및 광원을 회전시키도록 설정되는 것인 시스템.
  21. 제19항에 있어서, 카메라는 광원에 의하여 조명된 조직의 NADH 형광을 검출하도록 설정되는 것인 시스템.
  22. 제19항에 있어서, 백색광을 제공하기 위한 제2의 광원을 포함하는 시스템.
  23. 원위 단부 및 근위 단부를 갖는 카테터;
    카테터의 원위 단부 주위에서 혈액을 유체로 교체하기 위한 관류 포트; 및
    카테터의 원위 단부로부터 연장되며 그리고 조직을 조명하기 위한 발광 다이오드 광원 및 조명된 조직을 영상화하기 위하여 광학 화상을 전자 신호로 변환시키는 복수의 화상 센서를 포함하는 시각화 장치를 지지하도록 설정된 광학 하우징
    을 포함하는, 조직의 영상화를 위한 시스템.
  24. 혈액을 교체하며 그리고 광을 투과시킬 수 있는 유체 주입을 위한 외장;
    외장내에 배치되고, 원위 단부 및 근위 단부를 갖는 카테터;
    카테터의 원위 단부로부터 연장되며 그리고 조직을 조명하기 위한 발광 다이오드 광원 및 조명된 조직을 영상화하기 위하여 광학 화상을 전자 신호로 변환시키는 복수의 화상 센서를 포함하는 시각화 장치를 지지하도록 설정된 광학 하우징
    을 포함하는, 조직의 영상화를 위한 시스템.
  25. 카테터의 원위 단부 주위에 배치된 팽창 가능한 벌룬, 및 카테터의 원위 단부로부터 벌룬 내로 연장되어 벌룬의 내부에 광원 및 카메라를 배치하는 광학 하우징을 포함하는 카테터를 조직으로 전진시키는 단계;
    조직을 절제하는 단계;
    절제에 의해 처리된 조직 및 주변 조직을 포함하는 조직의 부위를 광원으로 조명하여 조직의 부위에서 NADH를 여기하는 조명 단계;
    조직 부위를 영상화 장치로 영상화하여 조직 부위의 NADH 형광을 검출하는 영상화 단계; 및
    비-절제된 조직보다 적은 형광을 갖는 것으로서 절제된 조직을 나타내는, 영상화되는 조명된 조직의 디스플레이를 생성하는 단계
    를 포함하는 조직의 영상화 방법.
  26. 제25항에 있어서, 조직이 심장 근육 조직인 방법.
  27. 제25항에 있어서, 어두운 외관을 갖는 절제된 조직과 더 밝은 외관을 갖는 손상된 조직 사이를 구별하는 단계를 더 포함하는 방법.
  28. 제25항에 있어서, 형광의 양에 기초하여 절제된 조직과 손상된 조직 사이를 구별하여 확인된 추가의 손상된 조직을 절제하는 단계를 더 포함하는 방법.
  29. 제25항에 있어서, 더 이상 전기 전도성을 띠지 않는 조직과 전기 전도성을 유지하는 조직 사이를 구별하는 단계를 더 포함하는 방법.
  30. 제25항에 있어서, 절제된 조직, 부종성 조직 및 비-절제된 조직 사이를 구별하는 단계를 더 포함하는 방법.
  31. 제25항에 있어서, MRI 화상, 컴퓨터 단층촬영(CT) 화상, 초음파 화상 및 이들의 3차원적 재구성과 같은 영상 방식을 이용하여 나타난 바와 같은 환자의 해부에 대하여 시스템에 의하여 생성된 화상의 등록 및 오버레이를 실시하는 단계를 더 포함하는 방법.
  32. 제25항에 있어서, 전기해부학적 맵핑, 해부학적 재구성 및 조종 시스템을 이용하여 나타나는 바와 같은 환자의 해부를 시스템에 의하여 생성한 화상을 등록 및 오버레이 처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  33. 제31항에 있어서, 시술 동안 등록 및 오버레이를 실시하는 단계를 더 포함하는 방법.
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