KR20200100678A - 경막하 혈종을 배출하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

경막하 혈종을 배출하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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알렉산더 파파나스타시우
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Abstract

일 구현예에서, 경막하 혈종을 배출하기 위한 시스템은 경막하 공간과의 유체 교환에 배치되도록 구성된 유입구, 유입구와 유체 교환하고 유입구 및 경막하 공간에 관류액을 공급하도록 구성된 관류 저장소, 유입구로부터 떨어지고 또한 경막하 공간과의 유체 교환에 배치되도록 구성된 유출구, 및 유출구와 유체 교환하고 경막하 공간 내에서 음압을 생성하고 경막하 공간으로부터 유체를 배출하도록 구성된 펌프를 포함한다.

Description

경막하 혈종을 배출하기 위한 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년, 2017년 12월 14일자로 출원된 공동 계류중인 미국 가출원 일련 번호 제62/599,644호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
경막하 혈종(Subdural hematoma)은 혈액이 경질막(dura mater)과 뇌 사이에 모이는 종종 외상성 뇌 손상과 연관된 혈종의 유형이다. 경막하 혈종은 두개내압(ICP)의 증가를 유발할 수 있으며, 연약한 뇌 조직의 압박 및 손상을 유발할 수 있다. 따라서, 경막하 혈종은 종종 급성일 때 생명을 위협한다.
현재, 급성 경막하 혈종은 전형적으로 두개골에서 하나 이상의 비교적 큰 천두공(burr hole)을 경막하 공간에 형성하여 수집된 유체 및 다른 물질이 공간으로부터 흘러 나갈 수 있게 함으로써 치료된다. 보다 최근에, 작은 두개내 볼트가 두개골 내 경막하 공간을 관통하여 배수를 가능하게 하는 최소-침습적 기술이 개발된 바 있다.
이러한 기술은 효과적일 수 있지만, 종종 그렇지 않으며 경막하 혈종의 재발이 비교적 흔하다. 이를 고려하여, 경막하 혈종을 배출하기 위한 대안적인 시스템 및 방법을 갖는 것이 바람직할 것으로 이해될 수 있다.
본 개시내용은 하기 도면을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 일치하는 참조 번호는 도면 전체에 걸쳐 상응하는 부분을 지정하며, 반드시 축척대로 그려지는 것은 아니다.
도 1은 경막하 혈종을 배출하기 위한 시스템의 구현예에 대한 블록도이다.
도 2는 도 1에 제시된 컴퓨터 시스템의 구현예에 대한 블록도이다.
상기 기재된 바와 같이, 경막하 혈종을 배출하기 위한 대안적인 시스템 및 방법을 갖는 것이 바람직할 것이다. 본원에는 이러한 시스템 및 방법의 예가 개시된다. 일부 구현예에서, 경막하 혈종을 배출하기 위한 시스템은 식염수와 같은 관류 액체가 경막하 공간으로 전달될 수 있는 유입구 및 응고 물질 및/또는 경막하 혈종의 다른 부산물과 같은 액체 및 다른 물질이 배출될 수 있는 별개의 유출구를 포함한다. 일부 구현예에서, 유입구 및 유출구 각각은 유체 및 다른 물질이 통과할 수 있는 내부 통로를 갖는 비교적 작은 직경의 두개내 볼트를 포함한다. 유입구는 관류액을 함유하는 관류 저장소와 유체 교환하고 유출구는 액체 및 다른 물질을 공간으로부터 흡출하기 위해 경막하 공간 내에서 음압을 생성하는 펌프와 유체 교환한다. 일부 경우에, 음압은 또한 이전에 혈종이 차지했던 경막하 공간으로 되돌아가 뇌를 재확장시키는 것을 도울 수 있다. 펌프의 작동은 유입구 및 유출구와 회합된 압력 센서로부터 압력 신호를 수신하는 펌프 제어기로 제어될 수 있어서 원하는 음압 수준을 유지할 수 있고 시스템(10)의 고장 또는 누출과 같은 의도치 않은 결과가 발생하는 경우 펌프를 차단할 수 있게 한다. 일부 구현예에서, 상기 시스템은 배출된 유체의 하나 이상의 파라미터, 예컨대 그의 조성을 식별하는데 사용될 수 있는 하나 이상의 모니터링 센서를 추가로 포함한다. 획득된 데이터는 관련 컴퓨터 시스템 상에서 실행되는 하나 이상의 적절한 알고리즘을 사용하여 분석될 수 있다.
하기 개시내용에서, 다양한 특정 구현예가 기재된다. 그러한 구현예는 개시된 본 발명의 예시적인 구현이며 대안적인 구현예가 가능하다는 것이 이해되어야 한다. 모든 이러한 구현예는 본 개시내용의 범위 내에 속하도록 의도된다.
도 1은 경막하 혈종을 배출하기 위한 시스템의 예시적인 구현예를 예시한다. 도 1에서, 환자(12)가 제시된다. 보다 특히, 환자가 반듯이 누워있는 동안 환자 머리(12)의 일부가 제시된다. 이 부분도에서 볼 수 있는 것은 환자의 두개골(16) 위에 가로놓이는 환자의 두피(14), 뿐만 아니라 두개골과 접촉하는 것으로 제시된경질막(18)이다. 경질막(18)과 뇌(20) 사이에는 경막하 혈종을 함유하는 것으로 추정되는 경막하 공간(22)이 있다. 이와 같이, 참조 번호 22는 경막하 공간 뿐만 아니라 경막하 혈종 둘 다를 식별한다고 말할 수 있다.
도 1에 추가로 예시된 바와 같이, 경막하 공간(22)으로의 접근을 제공하기 위해 2개의 이격된 개구가 머리(12)를 통해 형성된 바 있다. 이들 개구는 예를 들어, 머리의 아랫쪽 부분에 위치할 수 있는 유입 개구(24) 및 예를 들어, 머리의 위쪽 부분에 위치할 수 있는 유출 개구(26)를 포함한다. 이러한 배열에서, 경막하 공간(22)으로부터 가스(예를 들어, 공기)의 제거를 용이하게 하기 위해 유출 개구(26)는 유입 개구(24)보다 더 높을 수 있다. 일부 구현예에서, 개구(24, 26)는 머리(12)를 따라 대략 2 내지 4 인치의 거리만큼 서로 이격될 수 있다. 개구(24, 26)는 임의의 적합한 방식으로 형성될 수 있다. 예로서, 개구(24, 26)는 두피(14)를 통해 찌름 절개를 만들고 천공 드릴을 사용하여 두개골(16) 및 경질막(18)에 구멍을 뚫어 형성될 수 있다. 경질막은 드릴로 개방되지 않으면 천공 드릴 구멍을 통해 날카롭거나 또는 뭉툭하게 개방될 수 있다.
일단 개구(24, 26)가 형성되었다면, 두개내 볼트는 개구에 제공될 수 있다. 보다 구체적으로, 유입 두개내 볼트(28)는 유입 개구(24) 내로 관통될 수 있고 유출 두개내 볼트(30)는 유출 개구(26) 내로 관통될 수 있다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 각각의 볼트(28, 30)는 두개골(16)의 골 내에서 맞물릴 수 있는 수나사(32)를 포함한다. 또한, 각각의 볼트(28, 30)는 유체 및 다른 물질이 통과할 수 있는 내부 통로(34)를 포함한다. 이들 통로(34)에 의해, 각각의 볼트(28, 30)는 경막하 공간(22)과 유체 교환하도록 배치된다. 두개내 볼트가 도 1에 예시되고 본원에 기재되어 있지만, 대안적인 구현예에서, 통상적인 천공홀이 형성될 수 있고 천공홀 덮개가 경막하 카테터를 제자리에 고정시키는데 사용됨을 유의한다.
도 1을 추가로 참조하면, 유입 매니폴드(36)는 유입 두개내 볼트(28)에 연결되고 유출 매니폴드(38)는 유출 두개내 볼트(30)에 연결된다. 이들 매니폴드(36, 38)는 볼트(28, 30)가 유입 튜브(40) 및 유출 튜브(42)에 각각 연결되게 할 수 있다. 유입 튜브(40)는 또한 관류 저장소(44)에 연결되고, 따라서, 관류 저장소는 유입 매니폴드(36) 및 유입 두개내 볼트(28)와 유체 교환하도록 배치된다. 이와 같이, 관류 저장소(44)에 함유된 식염수와 같은 관류액은 중력 또는 펌프(제시되지 않음) 하에 유입 두개내 볼트(28)로 또는 경막하 공간(22) 내로 유동할 수 있다. 유입 두개내 볼트(28) 및 유입 매니폴드(36)가 함께 시스템(10)의 "유입구"로서 지칭될 수 있는 반면, 유출 두개내 볼트(30) 및 유출 매니폴드(38)가 함께 시스템의 "유출구"로서 지칭될 수 있음을 유의한다.
유출 튜브(42)는 또한 연동 펌프와 같은 펌프(46)에 연결되어, 유출 매니폴드(38) 및 유출 두개내 볼트(30)가 펌프와 유체 교환하도록 배치되게 한다. 펌프(46)는 유출 두개내 볼트(30) 및 유출 매니폴드(38)를 통해 경막하 공간(22)으로부터 유체를 흡출하고, 뿐만 아니라 공간 내에서 응압 조건을 생성하도록 작동한다. 일부 구현예에서, 펌프(46)의 작동은 시스템(10)의 압력 센서로부터 피드백을 수신하는 펌프 제어기(48)에 의해 제어된다. 일부 구현예에서, 압력 센서는 유입구와 회합된 유입 압력 센서(50) 및 유출구와 회합된 유출 압력 센서(52)를 포함한다. 도 1의 예에서, 유입 압력 센서(50)는 유입 매니폴드(36) 내에 제공되고 유출 압력 센서(52)는 유출 매니폴드(38) 내에 제공된다. 그들의 위치와 상관없이, 유입 및 유출 압력 센서(50, 52)는 신호 라인(54 및 56)을 통해 펌프 제어기(48)에 압력 신호를 제공하고 펌프 제어기는 원하는 음압이 경막하 공간(22) 내에서 유지되게 하기 위해 이들 신호에 대응하여 펌프(46)를 조절할 수 있다. 일부 구현예에서, 경막하 공간(22) 내에서의 압력은 절차 동안 대략 -1 내지 -8 mmHg로 유지된다. 상기 언급된 바와 같이, 이 음압은 혈종의 유체 및 다른 물질의 제거를 촉진시킬 뿐만 아니라, 경막하 공간(22)을 채우기 위해 뇌(20)를 재확장하는 것을 추가로 돕는다.
유체 및 다른 물질이 펌프(46)를 사용하여 경막하 공간(22)으로부터 배출될 때, 이 유체/물질은 방출 저장소(60)에 침적될 수 있다. 이 저장소(60)는 시스템의 사용자(예를 들어, 의사 또는 의사의 보조인력)가 경막하 공간(22)으로부터 배출된 유체/물질을 볼 수 있는 검사 유리 또는 튜브(제시되지 않음)를 포함할 수 있다. 또한, 완화 밸브(62)는 가스(예를 들어, 공기)가 저장소를 빠져 나갈 수 있도록 방출 저장소(60)와 회합될 수 있다. 도 1에 추가로 제시된 바와 같이, 항균 필터(64)는 방출 저장소(60)와 완화 밸브(62) 사이에 제공되어 가스 방출 동안 폐쇄형 시스템의 오염을 방지할 수 있다.
상기 논의로부터 알 수 있는 바와 같이, 시스템(10)은 경막하 혈종이 관류액으로 대체될 수 있고 경막하 공간 내로 공기의 도입이 완전히 또는 거의 제거될 수 있는 멸균된 폐쇄형 시스템이다. 경막하 공간 내로 공기의 도입을 방지하는 것은 수술후 혼란과 연관될 수 있고 환자가 병리학적 막 형성 및/또는 만성 경막하 혈종의 재발에 취약하게 할 수 있기 때문에 중요하다.
일부 구현예에서, 경막하 공간(22)으로부터 배출된 유체는 그의 조성을 결정하기 위해 모니터링될 수 있다. 특히, 이러한 모니터링은 배출 공정이 언제 종료될 수 있는지, 즉, 경막하 공간(22)으로부터 배출되는 유체가 언제 주로 관류액인지에 대한 표시를 제공할 수 있다. 따라서, 시스템(10)은 하나 또는 모니터링 센서(66)를 추가로 포함할 수 있다. 예로서, 하나의 이러한 센서(58)는 유출 튜브(42)에서 유체의 스펙트럼을 측정하도록 구성된 분광광도계를 포함할 수 있다. 이러한 측정은 가스(예를 들어, 공기)를 함유하는지 여부를 포함하여, 유체의 조성의 표시를 사용자 및 시스템(10)에 제공할 수 있다. 다른 센서(66)는 혈액, 혈액 분해 생성물, 단백질, 핵산, 또는 이온과 같은 병리학적 물질의 존재에 대해 유체를 평가하기 위해 제공될 수 있다.
하나 이상의 모니터링 센서(66)에 의해 수집된 데이터의 속성에 관계없이, 센서에 의해 생성된 신호는, 예를 들어, 신호를 분석하도록 구성된 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 포함하는 컴퓨터 시스템(70)에 제공되기 전에 신호를 증폭 및/또는 변형(예를 들어, 신호를 아날로그에서 디지털 신호로 전환)할 수 있는 데이터 획득 유닛(68)으로 제공될 수 있다. 이러한 분석은 하나 이상의 모니터링 센서에 의해 측정된 스펙트럼을 분석하여 배출 절차를 종료하기 위해 시스템의 사용자에게 표시를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 경막하 공간(22)으로 관류액의 유동이 중단될 수 있고 경막하 공간(22) 내 잔류 유체는 펌프(46)를 사용하여 배출될 수 있다. 다른 구현예에서, 컴퓨터 시스템(70)은 시스템을 자동적으로 차단하도록 구성될 수 있다. 컴퓨터 시스템(70) 상의 소프트웨어 및/또는 펌웨어가 펌프 제어기(48)로부터 압력 데이터를 수신하고 또한 해당 데이터를 분석하는데 사용될 수 있음을 추가로 유의한다. 더욱이, 컴퓨터 시스템(70)은, 일부 구현예에서, 펌프 제어기(48)의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다.
도 2는 컴퓨팅 시스템(70)에 대한 예시적인 구현예의 블록도이다. 컴퓨팅 시스템(70)은 일반적으로 처리 장치(72), 메모리(74), 사용자 인터페이스(76), 및 하나 이상의 입력/출력(I/O) 장치(78)를 포함하며, 각각은 시스템 버스(80)에 연결된다. 처리 장치(72)는, 예를 들어, 메모리(74) 내에 저장된 컴퓨터-실행가능한 명령을 실행할 수 있는 중앙 처리 장치(CPU)를 포함할 수 있다. 메모리(74)는 휘발성 메모리 요소(예를 들어, RAM, 플래시 등) 및 비휘발성 메모리 요소(예를 들어, 하드 디스크, ROM 등) 중 어느 하나 또는 조합을 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(76)는 키보드 및 마우스와 같은 컴퓨팅 장치(70)에 사용자 입력을 기입할 수 있는 하나 이상의 장치, 뿐만 아니라 디스플레이와 같은 사용자에게 정보를 전할 수 있는 하나 이상의 장치를 포함할 수 있다. I/O 장치(78)는 컴퓨팅 장치(70)가 네트워크 어댑터와 같은 다른 장치와 통신할 수 있게 하는 구성요소를 포함할 수 있다.
메모리(74)(비-일시적 컴퓨터-판독가능한 매체)는 작동 시스템(82) 및 적어도 모니터링 센서(66)로부터 수신된 데이터를 분석하여 평가된 액체 조성의 표시를 제공하는데 사용될 수 있는 유체 분석 프로그램(84)을 포함한 소프트웨어 애플리케이션(프로그램)을 저장한다. 도 2에 추가로 제시된 바와 같이, 메모리(74)는 이러한 분석 결과가 저장될 수 있는 데이터베이스(86)를 추가로 포함할 수 있다.
개시된 시스템 및 방법은 최소 침습적이며 수술실 또는 병상에서 수행될 수 있다. 현재 기술적 수준은 만성 경막하 혈종의 배출에 대한 정량적 종료점을 포함하지 않지만, 개시된 시스템 및 방법은 임상의가 경막하 혈종이 완전히 배출되었는지 여부를 알 수 있게 하는 정량적 측정치 및 경막하 공간으로부터 병리학적 물질의 완전한 제거율을 달성하기 위한 증가된 시간 창을 제공한다. 이것은 뇌의 재확장과 함께 경막하 혈종의 완전한 배출에 대해 평가하기 위한 일상적인 영상화(예를 들어, 컴퓨터 단층촬영)와 쌍을 이룰 수 있다. 또한, 개시된 시스템 및 방법은 공기머리증 및 긴장성 공기머리증 및 그들의 연관된 위험 및 필요한 치료를 최소화하거나 또는 제거한다.
현재 기술적 수준은 경막하 공간의 회복을 위한 뇌의 수동적 재확장에 의존하지만, 개시된 시스템 및 방법은 경막하 공간에 음압을 적용하여 뇌 재확장으로 경막하 공간의 보다 빠른 회복을 초래할 수 있으며, 이는 뇌 압박 및/또는 자극에 의해 유발된 신경학적 결손의 회복을 개선시킬 것이다. 또한, 만성 경막하 혈종의 보다 빠른 치유는 뇌 압박 또는 자극으로 인한 발작 위험을 감소시킬 것이다.
추가의 문제로서, 개시된 시스템 및 방법은 심부정맥 혈전증(DVT) 화학적 예방의 초기 기관(예를 들어, 피하 헤파린)의 위험을 감소시킬 것이다. 화학적 예방은 재발에 대한 위험 인자인 것으로 제시된 바 있으며, 이는 화학적 DVT 예방으로 발생하는 임의의 소량의 혈액 생성물을 지속적으로 배수시켜 완화될 수 있다. 이는 DVT의 위험을 감소시킬 것으로 예상될 것이다.
다양한 변형이 개시된 시스템으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 다수의 유입 및/또는 유출 두개내 볼트는 혼합 밀도를 갖는 경막하 혈종, 또는 혼합-밀도 경막하 혈종의 경우에서와 같이 하나 이상의 막(별개의 혈종 영역을 형성함)에 의해 분리된 하나 초과의 구성요소를 갖는 경막하 혈종에 대해 사용될 수 있다. 또한, 상기 시스템은 유체가 제거될 수 있도록 경질막을 개방하기 위한 도구를 추가로 포함할 수 있다.

Claims (20)

  1. 경막하 혈종을 배출하기 위한 시스템으로서,
    경막하 공간과의 유체 교환에 배치되도록 구성된 유입구;
    상기 유입구와 유체 교환하고 상기 유입구 및 경막하 공간에 관류액을 공급하도록 구성된 관류 저장소;
    상기 유입구로부터 떨어지고 또한 경막하 공간과의 유체 교환에 배치되도록 구성된 유출구; 및
    상기 유출구와 유체 교환하고 경막하 공간 내에서 음압을 생성하고 경막하 공간으로부터 유체를 배출하도록 구성된 펌프
    를 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유입구가 제1 두개내 볼트를 포함하고, 상기 유출구가 제2 두개내 볼트를 포함하며, 각각의 두개내 볼트는 유체가 통과할 수 있는 내부 통로를 포함하는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유입구가 제1 두개내 볼트에 연결된 유입 매니폴드를 추가로 포함하고 상기 유출구가 제2 두개내 볼트에 연결된 유출 매니폴드를 추가로 포함하는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 펌프가 연동 펌프를 포함하는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 유입구, 유출구, 또는 경막하 공간 내에서 압력을 측정하도록 구성된 적어도 하나의 압력 센서를 추가로 포함하는, 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 압력 센서가 상기 유입구와 회합된 제1 압력 센서 및 유출구와 회합된 제2 압력 센서를 포함하는, 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 압력 센서가 상기 유입구 내로 통합되고 상기 제2 압력 센서가 상기 유출구 내로 통합되는, 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 압력 센서와 교환하고 상기 측정된 압력에 대응하는 펌프의 작동을 제어하도록 구성된 펌프 제어기를 추가로 포함하는, 시스템.
  9. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 펌프에 의해 경막하 공간으로부터 배출된 유체가 수집되는 방출 저장소를 추가로 포함하는, 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 경막하 공간으로부터 배출된 유체의 파라미터를 측정하도록 구성된 유출구와 유체 교환하는 모니터링 센서를 추가로 포함하는, 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 모니터링 센서가 배출된 유체의 스펙트럼을 측정하도록 구성된 분광광도계를 포함하는, 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 모니터링 센서에 의해 측정된 데이터를 분석하도록 구성된 컴퓨터 시스템을 추가로 포함하는, 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 시스템이 경막하 공간과의 유체 교환에 배치되도록 구성된 다수의 유입구 및 다수의 유출구를 포함하는, 시스템.
  14. 경막하 혈종을 배출하는 방법으로서,
    상기 환자의 두개골에서 유입 개구를 형성하여 경막하 혈종이 놓여있는 경막하 공간에 접근하는 단계;
    상기 두개골에서 유입 개구로부터 떨어진 유출 개구를 형성하여 경막하 공간에 접근하는 단계;
    상기 유입 개구를 통해 경막하 공간에 관류액을 공급하는 단계; 및
    상기 유출 개구와 회합된 펌프로 경막하 공간에 음압을 적용하고 동시에 경막하 공간으로부터 유체를 배출시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 경막하 공간 내에서 압력을 측정하고 측정된 압력에 대응하여 음압을 제어하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 음압을 적용하는 단계가 대략 -1 내지 -8 mmHg의 압력으로 경막하 공간을 유지하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 유출구를 통해 경막하 공간으로부터 배출된 유체를 모니터링하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 유체를 모니터링하는 단계가 분광광도계로 유체를 모니터링하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 분광광도계에 의해 수집된 데이터를 분석하여 유체의 조성을 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  20. 제14항에 있어서, 혼합-밀도 경막하 혈종의 상이한 영역에 접근하기 위해 두개골에서 다수의 유입 개구 및 다수의 유출 개구를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
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