KR20220001439A

KR20220001439A - Ire를 위한 온도 제어

Info

Publication number: KR20220001439A
Application number: KR1020210041278A
Authority: KR
Inventors: 아사프 고바리; 안드레스 클라우디오 알트만
Original assignee: 바이오센스 웹스터 (이스라엘) 리미티드
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2022-01-05
Also published as: IL281801A; JP2022013664A; EP3932349A1; CN113925596A; US20210401490A1

Abstract

의료 장치는 프로브를 포함하며, 이는 환자의 체강 내로 삽입되도록 구성된 삽입 튜브, 삽입 튜브에 원위방향으로 연결되고, 신체 내의 조직과 접촉하도록 구성된 복수의 전극들을 포함하는 원위 구조물, 및 원위 구조물에 고정되고, 전극들에 의해 접촉된 조직의 온도를 나타내는 신호들을 출력하도록 구성되는 온도 센서들을 포함한다. 장치는 스파인(spine)들에 의해 접촉된 조직 내에 비가역적 전기천공(irreversible electroporation, IRE)을 야기하기에 충분한 진폭을 갖는 양극성 펄스들을 상기 전극들의 하나 이상의 쌍 사이에 인가하도록 구성된 전기 신호 발생기, 및 온도 센서들에 의해 출력된 신호에 응답하여, 전기 신호 발생기에 의해 인가되는 양극성 펄스들의 타이밍을 제어하도록 구성된 제어기를 더 포함한다.

Description

IRE를 위한 온도 제어{TEMPERATURE CONTROL FOR IRE}

본 발명은 대체적으로 의료 장비에 관한 것으로, 특히 신체 내의 조직을 절제하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

비가역적 전기천공(irreversible electroporation, IRE)은 강한 전기장의 짧은 펄스를 인가하여 세포막 내에 영구적이고 그에 따라 파괴적인 나노포어(nanopore)를 생성하여, 세포 항상성(내부 물리적 및 화학적 상태)을 파괴하는 연조직 절제 기술이다. IRE 후의 세포 사멸은 다른 방사선 기반 절제 기술에서와 같이 괴사(세포 자체의 효소의 작용을 통한 세포의 파괴를 야기하는 세포 손상)가 아닌 아포토시스(프로그래밍된 세포 사멸)로부터 기인한다. IRE는 세포외 기질, 혈류 및 신경의 정밀함 및 보존이 중요하게 되는 영역에서의 종양 절제에 통상 사용된다.

이하에서 설명되는 본 발명의 실시예는 신체 내의 조직의 절제를 위한 개선된 시스템 및 방법을 제공한다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따라, 의료 장치가 제공되며, 이는 프로브를 포함한다. 프로브는 환자의 체강 내로 삽입되도록 구성된 삽입 튜브, 및 삽입 튜브에 원위방향으로 연결된 원위 구조물을 포함한다. 원위 구조물은 신체 내의 조직과 접촉하도록 구성된 복수의 전극들, 및 원위 구조물에 고정되고, 전극들에 의해 접촉된 조직의 온도를 나타내는 신호들을 출력하도록 구성되는 온도 센서들을 포함한다. 의료 장치는 스파인(spine)들에 의해 접촉된 조직 내에 비가역적 전기천공(IRE)을 야기하기에 충분한 진폭을 갖는 양극성 펄스들을 전극들의 하나 이상의 쌍들 사이에 인가하도록 구성된 전기 신호 발생기, 및 온도 센서들에 의해 출력된 신호에 응답하여, 전기 신호 발생기에 의해 인가되는 양극성 펄스들의 타이밍을 제어하도록 구성된 제어기를 더 포함한다.

개시된 실시예에서, 제어기는, 전극들의 주어진 쌍에 의해 접촉된 조직의 온도가 미리 설정된 임계치를 초과함을 온도 센서들에 의해 출력된 신호들이 나타내는 동안, 신호 발생기에 의해 인가되는 양극성 펄스들을 수정하도록 구성된다.

추가의 개시된 실시예에서, 양극성 펄스들을 수정하는 것은 전기 신호 발생기가 전극들의 주어진 쌍 사이에 양극성 펄스들을 인가하는 것을 방지하는 것을 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어기는, 전극들의 주어진 쌍에 의해 접촉된 조직의 온도가 미리 설정된 임계치 미만으로 떨어졌음을 온도 센서들이 나타내기를 기다리는 동안, 전극들의 다른 쌍에 양극성 펄스들을 인가하도록 구성된다.

일부 실시예들에서, 양극성 펄스들을 수정하는 것은 신호 발생기에 의해 전극들의 주어진 쌍에 인가되는 연속적인 양극성 펄스들의 수를 수정하는 것을 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 양극성 펄스들을 수정하는 것은 전극들의 주어진 쌍으로의 양극성 펄스들의 인가를 지연시키는 것을 포함한다.

개시된 실시예에서, 원위 구조물은 조직과 접촉하도록 구성되는 복수의 탄성 스파인들을 포함하는 바스켓 조립체를 포함하며, 온도 센서들은 스파인들에 고정된다.

추가의 실시예에서, 스파인들은 각자의 근위 팁들 및 원위 팁들을 가지며, 스파인들의 근위 팁들은 바스켓 조립체의 근위 단부에서 기계적으로 결합되고, 스파인들의 원위 팁들은 바스켓 조립체의 원위 단부에서 기계적으로 결합되며, 스파인들은 바스켓 조립체가 체강 내에 전개될 때 반경방향 외향으로 휘어짐으로써, 체강 내의 조직에 접촉한다.

또 다른 추가의 실시예에서, 스파인은 니켈-티타늄 합금과 같은 전도성 물질을 포함하고, 전극들로서 역할을 하도록 구성된다.

개시된 실시예에서, 각각의 스파인은 2개 이상의 기계적으로 연결되지만 전기적으로 격리된 부분들로 분할되며, 주어진 스파인의 전기적으로 격리된 부분들은 양극성 펄스들을 인가하기 위한 전극들로서 역할하도록 함께 전기적으로 연결될 수 있다.

추가의 실시예에서, 전기 신호 발생기는 스파인들의 제1 세트 및 제2 세트 사이에 양극성 펄스들을 인가하도록 구성되며, 세트들 중 적어도 하나는 스파인들 중 2개 이상을 포함한다.

또 다른 실시예에서, 삽입 튜브는 환자의 심장의 심실 내로 삽입되도록 구성되는 가요성 카테터를 포함하며, 전극들은 심실 내의 심근 조직에 접촉하여 전기 신호들을 인가하도록 구성된다.

개시된 실시예에서, 전기 신호 발생기에 의해 인가되는 양극성 펄스들은 적어도 200 V의 진폭을 갖는 양극성 펄스들의 시퀀스를 포함하며, 양극성 펄스들 각각의 지속기간은 20 μs 미만이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 양극성 펄스들의 시퀀스는 펄스들의 쌍들을 포함하며, 각각의 쌍은 포지티브(positive) 펄스 및 네거티브(negative) 펄스를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 의료 시슬 방법이 추가로 제공되며, 방법은 복수의 전극들을 포함하는 원위 구조물 및 삽입 튜브를 포함하는 프로브를 환자의 체강 내로 삽입하여 전극들이 체강 내의 조직과 접촉하도록 하는 단계, 전극들에 의해 접촉된 조직 내에 비가역적 전기천공(IRE)을 야기하기에 충분한 진폭을 갖는 양극성 펄스들을, 각각의 세트가 전극들 중 하나 이상을 포함하는 전극들의 2개 이상의 세트들 사이에 인가하는 단계, 전극들에 의해 접촉된 조직의 온도를 측정하고 측정된 온도에 응답하여 인가되는 양극성 펄스들의 타이밍을 제어하는 단계를 포함한다.

본 발명은 도면과 함께 취해진, 본 발명의 실시예의 하기 상세한 설명으로부터 더 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른, IRE 절제 시술에 사용되는 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 바스켓 조립체의 개략적 측면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 양극성 IRE 펄스의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 양극성 펄스들의 버스트(burst)의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 IRE 모듈을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 조직 온도를 사용하여 IRE 시술을 제어하기 위한 방법을 개략적으로 예시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른, 조직 온도를 사용하여 IRE 시술을 제어하기 위한 방법을 개략적으로 예시한 흐름도이다.

개요

IRE는 대부분 비가열적인 프로세스로서, 이는 수 초 동안, 최대, 수 도만큼의 조직 온도의 증가를 야기한다. 따라서, 이는 조직 온도를 20℃ 내지 70℃만큼 상승시켜서 가열을 통해 세포들을 파괴하는 RF(무선 주파수) 절제와는 상이하다. IRE는 DC 전압으로부터의 근육 수축을 피하기 위해 양극성 펄스들, 즉 포지티브 펄스들과 네거티브 펄스들의 조합들을 활용한다.

대면적의 조직 영역에 대한 전기천공의 적용을 위해, 전도성 스파인들을 갖는 바스켓 카테터가 사용될 수 있다. 이러한 종류의 바스켓 카테터가, 예를 들어 2020년 4월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/842,648호에 기술되며, 그의 개시 내용은 전체적으로 기술된 것처럼 본 명세서에 참고로 포함된다. 스파인들의 모두 또는 일부는 심장 내의 심근 조직과 같은 체강 내의 조직과 접촉한다. 각각의 스파인은 전극으로서 작용하고, 전기 신호 발생기는 하나 이상의 쌍들의 스파인들 사이에 스파인들에 의해 접촉된 조직 내에 IRE를 야기하기에 충분한 진폭을 갖는 양극성 펄스들을 인가한다.

이러한 종류의 전도성 스파인들을 갖는 바스켓 카테터들은 그러한 추가의 복잡성으로 인해 일반적으로 관주를 갖추고 있지 않다. 그러나, 관주의 결여는, IRE 신호들이 조직 내로 주입한 열 에너지를 실어 나르기 위한 관주 유체가 이용가능하지 않기 때문에 조직의 과열로 이어질 수 있다.

본 명세서에 기술된 본 발명의 예시적인 실시예들은 카테터의 스파인들에 고정된 온도 센서들을 제공함으로써 이러한 문제를 해결한다. 온도 센서들은 스파인들에 의해 접촉된 조직의 온도를 나타내는 신호들을 출력한다. 제어기는 온도 센서들에 의해 출력된 신호들에 응답하여 양극성 IRE 펄스들의 타이밍을 제어한다.

일부 예시적인 실시예들에서, 제어기는 조직의 온도를 소정 한계 미만으로 유지하는 목적을 갖고서 신규한 제어 알고리즘을 적용한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 이러한 제어 알고리즘은, 온도 센서들에 의해 출력된 신호들이 조직의 온도가 미리 설정된 임계치를 초과함을 나타내는 동안, 전기 신호 발생기가 양극성 펄스들을 인가하는 것을 방지한다. 주어진 한 쌍의 스파인들에 인접한 조직의 상승된 온도로 인해 양극성 펄스들이 이들 스파인들에 인가되지 않는 동안, 제어 알고리즘은 양극성 펄스들을 다른 쌍의 스파인들에 인가되도록 지향시킬 수 있다.

다른 예시적인 실시예에서, 제어 알고리즘은 주어진 펄스 트레인(pulse train)으로 인가되는 양극성 펄스들의 수를 감소시키며, 이러한 감소된 펄스 트레인의 인가가 조직의 온도를 미리 설정된 임계치 미만으로 유지하는 것으로 확인될 때까지 감소시킨다.

시스템 설명

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른, IRE 절제 시술에 사용되는 시스템(20)의 개략도이다. 하기의 설명에서, IRE 절제 시술은 또한 "IRE 절제" 또는 "IRE 시술"로 지칭될 것이다. 예시된 예시적인 실시예에서, 의사(22)가 시스템(20)을 사용하여 대상(24)의 심장(23)에 IRE 절제 시술을 수행하고 있다. 의사(22)는 종축(27)을 갖는/그를 한정하는 삽입 튜브(28)를 포함하는 절제 카테터(26)를 사용하여 시술을 수행하는 중이며, 여기서 삽입 튜브의 원위 단부(29)는 다수의 전도성 스파인들(30)(도 2에 보다 상세히 예시됨)을 포함하는 바스켓 조립체(31)에 연결된다. 심장(23)의 조직(62)의 온도를 모니터링하기 위해, 열전대(thermocouple)들과 같은 다수의 열 센서들(21)이 스파인들(30)에 부착된다.

IRE 시스템(20)은 프로세서(32), IRE 모듈(34) 및 온도 제어기(25)를 포함한다. IRE 모듈(34)은 IRE 생성기(36) 및 IRE 제어기(38)를 포함하며, 여기서 IRE 생성기(36)는 이하에 추가로 기술되는 바와 같은 전용 펄스 발생기를 포함한다. IRE 생성기(36)는 IRE 제어기(38)의 제어 하에서, 양극성 전기 펄스들의 트레인들을 포함하는 IRE 신호들을 생성한다. 펄스들은 선택된 스파인들(30)로 지향되고, 이는 IRE 시술을 수행하기 위한 전극들로서 역할하고 조직(62)을 통해 유동하는 전기천공 전류(72)를 발생시킨다. 프로세서(32)는 IRE 시스템(20)과 의사(22) 사이의 입력 및 출력 인터페이스들뿐만 아니라 IRE 제어기(38)로의 통신을 처리한다. 양극성 전기 펄스들 및 IRE 모듈(34)이 도 3 내지 도 5를 참조하여 아래에서 추가로 기술된다.

IRE 어블레이션 동안, 전류들(72)이 또한 주울(Joule) 가열에 기인하여 조직(62)을 가열한다. 바스켓 조립체(31)에 관주를 추가하는 것의 복잡성으로 인해, 체액을 자연적으로 순환시키는 것에 의해서는 조직(62)의 충분한 냉각이 없을 수 있고, 조직은 과열되어, 예를 들어 주위 혈액 내의 탄화(charring) 또는 버블을 야기할 수 있다. 과열을 방지하기 위해, 열전대들(21)과 온도 제어기(25)는 IRE 제어기(38)에 피드백을 제공하도록 배치된다. 이러한 기준으로, IRE 제어기(38)는 조직(62)의 온도가 미리 설정된 한계 미만으로 유지되도록 IRE 모듈(34)에 의한 IRE 펄스들의 타이밍 및 발행을 게이팅한다. 온도 제어기(25)에 의해 사용되는 온도 제어 전략에 대한 추가의 상세 사항이 이하에 주어진다.

프로세서(32)는 전형적으로, 본 명세서에서 설명되는 기능들을 수행하기 위해 소프트웨어 및/또는 펌웨어로 프로그래밍되는 프로그래밍가능 프로세서를 포함한다. 마찬가지로 IRE 제어기(38) 및 온도 제어기(25)는 동일하거나 다른 프로그래밍가능 프로세서 상에서 소프트웨어 및/또는 펌웨어로 구현된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 시스템(20)의 이들 컴포넌트들은 이들 기능들 중 적어도 일부를 수행하는 하드-와이어드(hard-wired) 및/또는 프로그래밍가능 하드웨어 로직 회로를 포함할 수 있다. 온도 제어기(25)는 열전대들(21)로부터의 아날로그 신호들을 수신하고 디지털 형태로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기들과 같은 회로부를 추가로 포함한다. IRE 생성기(36)는 스파인들(30)로 지향되는 IRE 신호들을 생성하기 위한 아날로그 및 디지털 컴포넌트들 및 조립체들을 포함한다. 프로세서(32), IRE 생성기(36), IRE 제어기(38), 및 온도 제어기(25)가 간략함을 위해 도면들에 별개의 모놀리식 기능 블록들로서 도시되어 있지만, 실제로 이들 기능들 중 일부는 단일 프로세싱 및 제어 유닛으로 조합될 수 있다.

프로세서(32), IRE 모듈(34), 및 온도 제어기(25)는 전형적으로 콘솔(40) 내에 존재한다. 콘솔(40)은 키보드 및 마우스와 같은 입력 디바이스들(42)을 포함한다. 디스플레이 스크린(44)은 콘솔(40)에 근접하게 (또는 그와 일체형으로) 위치된다. 디스플레이 스크린(44)은 터치 스크린을 선택적으로 포함할 수 있어서, 다른 입력 디바이스를 제공할 수 있다.

IRE 시스템(20)은 시스템(20) 내의 적합한 인터페이스들 및 디바이스들에 연결되는, (전형적으로 콘솔(40) 내에 존재하는) 하기의 모듈들 중 하나 또는 둘 모두를 추가로 포함할 수 있다:

심전도(ECG) 모듈(46)이 케이블(48)을 통해 ECG 전극들(50)에 커플링되며, 이들은 대상(24)에 부착된다. ECG 모듈(46)은 심장(23)의 전기적 활성을 측정하도록 구성된다.

추적 모듈(52)이, 삽입 튜브(28)의 원위 단부 내에 있는, 그리고 가능하게는 또한 바스켓 조립체(31) 내에 있는 하나 이상의 전자기 위치 센서들(54)에 커플링된다. 하나 이상의 자기장 생성기들(56)에 의해 생성되는 외부 자기장의 존재 시, 전자기 위치 센서들(54)은 센서들의 위치들에 따라 가변하는 신호들을 출력한다. 이들 신호들에 기초하여, 추적 모듈(52)은 심장(23) 내의 스파인들(30)의 위치들을 추적한다.

상기 모듈들(46, 52)은 전형적으로 아날로그 및 디지털 컴포넌트들 둘 모두를 포함하고, 아날로그 신호들을 수신하고 디지털 신호들을 전송하도록 구성된다. 각각의 모듈은 모듈의 기능들 중 적어도 일부를 수행하는 하드-와이어드 및/또는 프로그래밍가능 하드웨어 로직 회로를 추가로 포함할 수 있다.

카테터(26)는 포트 또는 소켓과 같은 전기 인터페이스(58)를 통해 콘솔(40)에 커플링된다. 따라서, IRE 신호들은 인터페이스(58) 및 삽입 튜브(28) 내부의 배선을 통해 IRE 발생기(36)로부터 바스켓 조립체(31) 내의 스파인들(30)로 전달된다. 열전대들(21)로부터의 온도 신호들은 말단 단부(28)로부터 인터페이스(58)을 통해 온도 제어기(25)로 운반된다. 유사하게, 원위 단부(28)의 위치 및 배향을 추적하기 위한 신호들은 인터페이스(58)를 통해 추적 모듈(52)에 의해 수신될 수 있다.

외부 전극(60) 또는 "복귀 패치(return patch)"가 IRE 생성기(34)와 대상(24) 사이의 외부에, 전형적으로 대상의 몸통의 피부 상에, 추가로 커플링될 수 있다. 외부 전극(60)이 스파인들(30) 중 하나와 외부 전극 사이에 IRE 신호들을 커플링시키기 위해 사용될 수 있으며, 따라서 조직(62)에서 더 깊이 국소화된 전기천공을 달성할 수 있다.

프로세서(32)는 IRE 시술 전 및/또는 동안에 시술을 위한 설정 파라미터들(66)을 의사(22)로부터(또는 다른 사용자로부터) 수신한다. 하나 이상의 적합한 입력 디바이스들(42)을 사용하여, 의사(22)는 설정 파라미터들(66)을 설정하여, (IRE 신호들을 수신하기 위한) 활성화를 위한 전극으로서 역할하도록 하나 이상의 쌍들의 스파인들(30)을 선택하고, 전극들이 활성화되는 순서를 선택할 뿐만 아니라, IRE 신호들의 특성들(타이밍 및 진폭)을 한정한다. 의사(22)는 또한 온도 제어 프로세스에서 온도 제어기(25)에 의해 이용될 조직 온도에 대한 미리 설정된 한계 T_th를 결정한다. 대안적으로, 한계는 자동으로 디폴트 값으로 설정될 수 있다. 더욱이, 프로세서(32)는 디스플레이 스크린(44) 상에 설정 파라미터들(66)을 디스플레이할 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "하나 이상의 쌍들의 스파인들" 및 "전극 쌍들" 은 하나의 스파인 및 인접한 스파인(또는 하나의 전극 및 인접한 전극)으로 제한되지 않으며, 오히려, (a) 2개의 별개의 전극들로서 작용하는 2개의 단일 스파인들 또는 (b) 다수의 스파인들의 2개의 그룹들 사이의 2상 에너지의 전달을 허용하는 모든 가능한 구성들을 지칭한다. 경우 (a)에서, 전극 "쌍"으로서 작용하는 2개의 단일 스파인들의 일례는 도 2의 하나의 전극으로서의 스파인(30a)이 인접한 스파인(30b)과 협력하는 것일 수 있으며, 따라서 2상 전압이 이러한 스파인들(30a, 30b)의 쌍에 전달될 때 "전극들의 쌍"을 한정한다. 대안적으로, "다른 쌍"으로서 스파인(30a)이 이웃하지 않은 스파인(30c)과 쌍을 이룰 수 있고; 또 다른 "전극 쌍"으로서 스파인(30a)이 이웃하지 않은 스파인(30d)과 쌍을 이룰 수 있고; 추가의 "전극 쌍"으로서 스파인(30a)이 원거리 스파인(30f)과 쌍울 이룰 수 있고; 또는 또 다른 "쌍"으로서 스파인(30b)이 원거리 스파인(30d)과 쌍을 이룰 수 있다. 경우 (a)의 추가의 예에서, 다양한 치환으로, 교번하는 스파인들(30a, 30c)이 하나의 "전극 쌍"으로서 에너지를 공급받을 수 있고, 교번하는 스파인들(30b, 30d)이 상이한 "전극 쌍"으로서 에너지를 공급받을 수 있는 등이다. "전극들의 쌍"을 위해 하나의 전극들로서 작용하는 스파인들의 그룹이 다른 전극으로서 작용하는 상이한 스파인들의 다른 그룹과 협력하는 것에 관한 경우 (b)에서, 2개 이상의 스파인들(예컨대, 30a, 30b)은, 다른 전극으로서 함께 그룹화된 2개 이상의 스파인들(30c, 30d)과 함께 동작하고 그에 따라 전극들에 대한 2상 에너지의 전달을 위한 "전극 쌍"을 한정하기 위한 하나의 전극으로서 작용할 수 있다(즉, "전극 쌍"을 한정하기 위한 하나의 전극으로서인 스파인들(30a, 30b) 및 다른 전극으로서인 스파인들(30c, 30d)). 전극들의 쌍으로서 작용하는 단일 스파인들의 다양한 치환들이 전극 쌍들로서 작용하는 스피인들의 그룹과 조합될 수 있고, 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 예를 들어, 도 2에 도시된 스파인들은 2개의 전극 쌍들을 한정하는 데 이용될 수 있다: 스파인들(30a, 30b)은 하나의 전극 쌍을 한정하는 한편, 스파인들의 그룹(30c + 30d)(하나의 전극) 및 스파인들의 그룹(30e + 30f)(다른 전극으로서)은 제2 전극 쌍들을 한정한다.

일부 실시예에서, 프로세서(32)는 디스플레이(44) 상에, 추적 모듈(60)로부터 수신된 신호들에 기초하여, 예를 들어 바스켓 조립체(31)의 현재 위치 및 배향을 보여주도록 주석이 달린 대상의 해부학적 구조의 관련 이미지(68), 예컨대, 심장(23)의 심실의 맵을 디스플레이한다. 대안적으로 또는 추가적으로, ECG 모듈(46)로부터 수신된 신호들에 기초하여, 프로세서(32)는 디스플레이 스크린(44) 상에 심장(23)의 전기적 활성을 디스플레이할 수 있다.

시술을 시작하기 위해, 의사(22)는 예를 들어 대상의 혈관계를 통해 카테터(26)를 대상(24) 내로 삽입하고, 이어서 제어 손잡이(70)를 사용하여, 심장(23) 내의 또는 그 외부의 적절한 부위로 삽입 튜브(28)를 내비게이팅한다. 삽입 및 내비게이션 단계에서, 바스켓 조립체(31)는 대상(24) 내로의 용이한 삽입을 제공하기 위해, 대체로 시스(sheath)(도시되지 않음) 내부에 붕괴된(collapsed) 형태로 있다.

일단 삽입 튜브(28)가 심장(23) 내의 요구되는 영역에 위치되면, 바스켓 조립체(31)는 시스로부터 전진되어 확장된 형태를 취한다. 바스켓 조립체(31)의 추가의 상세한 설명이 하기 도 2에 제공되어 있다. 삽도(71)에 개략적으로 도시된 바와 같이, 의사(22)는 이제 바스켓 조립체(31)를 심근 또는 심막 조직과 같은 심장(23)의 조직(62)과 접촉하게 한다. 다음으로, IRE 제어기(38)의 제어 하에서 IRE 생성기(36)는 펄스들의 트레인들을 포함하는 IRE 신호들을 생성한다(도 4에 상세히 도시됨). IRE 신호들은, 카테터(26)를 통해, 상이한 각자의 전기 도체들(도시되지 않음)을 통하여 스파인들(30)의 쌍들로 운반되어, IRE 신호들에 의해 생성된 전류(72)가 각각의 쌍 내의 스파인들 사이에서 흐르고(양극성 절제), 스파인들 사이의 연장된 영역에 걸쳐 조직(62)의 원하는 비가역적 전기천공을 수행한다. IRE 시술 동안, 온도 제어기(25)는 열전대들(21)을 통해 조직(62)의 온도를 연속적으로 측정하고, IRE 제어기(38)와 함께, 조직 온도를 미리 설정된 한계 T_th 미만으로 유지하기 위해 IRE 모듈(34)에 의해 발생되는 IRE 신호의 타이밍을 제어한다.

T_th에 대해 일반적으로 사용되는 디폴트 값은 38 ℃의 온도 기준치(temperature baseline)보다 5 ℃ 높게 선택되는데, 즉 T_th는 43 ℃가 되도록 선택된다. 대안적으로, 의사(22)는, 특히 카테터(26)가 관주를 갖추고 있는 경우, (일반적으로) 더 낮은 기준치 값을 선택함으로써 T_th의 값을 조정할 수 있다. 그러한 경우에, 미리 설정된 한계 T_th는 38℃ 내지 43 ℃의 범위가 되도록 조정될 수 있다.

온도 제어기(25)에 의해 사용되는 온도 제어 전략에 대한 추가의 상세 사항이 이하에 주어진다.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 바스켓 조립체(31)의 개략적 측면도이다. 바스켓 조립체(31)는 도 2에 개별적으로 30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 및 30f로 라벨링된 스파인들(30)을 포함한다. (하기의 설명 중 일부에서, 30i 및 30j와 같은 일반적인 지수가 사용될 것이다.) 스파인들(30a 내지 30f)은 전도성이거나, 전도성 코팅을 갖거나 또는 전도성 부재가 그에 부착된 탄성 재료의 긴 세그먼트들을 포함한다. 예를 들어, 스파인들(30a 내지 30f)은 니티놀로 알려진 니켈-티타늄 합금을 포함할 수 있다. 각각의 스파인(30)은 열전대에 인접한 조직(62)의 국소 온도를 측정하기 위해 그에 부착된 하나 이상의 열전대들(21)을 갖는다.

스파인들(30a 내지 30f)의 근위 팁들(74)은 바스켓 조립체(31)의 근위 단부(76)에서 기계적으로 결합되고, 스파인들의 원위 팁들(78)은 바스켓 조립체의 원위 단부(80)에서 기계적으로 결합된다. 그러나, 스파인들(30a 내지 30f)의 근위 및 원위 팁들(74, 78)은 스파인들이 별개의 전극들로서 역할할 수 있도록 서로 전기적으로 절연된다. 스파인들(30a 내지 30f)은 바스켓 조립체(31)가 그의 안정된 상태로서 확장된 상태를 갖도록 제조된다. 따라서, 스파인들(30a 내지 30f)은 바스켓 조립체가 체강 내에 전개될 때 반경방향 외향으로 휘어짐으로써, 체강 내의 조직(62)에 접촉된다. 스파인들(30a 내지 30f)은 IRE 어블레이션 신호들을 수신하기 위해 카테터(26) 내의 도체들을 통해 IRE 발생기(36)(도 1)에 전기적으로 커플링되고, 열전대들(21)은 유사하게 온도 제어기(25)에 전기적으로 커플링된다.

IRE 생성기(36)로부터 수신된 IRE 신호들은, 예를 들어 스파인들(30a, 30b) 사이에 커플링되어, 전기천공이 이들 두 스파인들 사이에서 발생하게 한다. 인가된 IRE 신호들로 인해, 전류(72)(도 1)가 스파인들(30a, 30b) 사이에서 그 전체 길이를 따라 유동하여, 조직(62) 내의 대면적에 걸친 전기천공을 야기한다. 예를 들어, 폐정맥 절제에 바스켓 조립체(31)를 적용하는 것은 폐정맥에 걸쳐 6 내지 12 mm 폭의 원(ring)에 걸친 전기천공을 유발할 것이다.

IRE 신호들은 임의의 쌍의 스파인들(30a 내지 30f) 사이에 커플링될 수 있지만, 전형적으로 신호들은 인접한 스파인들의 쌍들 사이에 인가될 것이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 신호들은 여러 쌍들의 스파인들 사이에서 동시에 또는 교대로 인가될 수 있다. 도 2에는 바스켓 조립체(31)가 6개의 스파인들을 포함하는 것으로 도시되었지만, 6개보다 더 작고 더 큰 다른 개수의 스파인들이 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 다수의 스파인들(30)의 세트가 함께 전기적으로 연결되어 다수의 스파인들을 포함하는 더 큰 "가상 전극" 을 형성할 수 있다. IRE 신호는 하나 이상의 쌍들의 이들 "가상 전극들" 또는 세트들 사이에 인가될 수 있다.

추가의 예시적인 실시예에서, 각각의 스파인(30)은 전기생리학적 신호들을 측정 및 맵핑하기 위한 2개 이상의 서브-전극들로 분할될 수 있다. 다시 말하면, 각각의 스파인(30)은 2개 이상의 기계적으로 연결되지만 전기적으로 격리된 부분들로 분할된다. 전기천공을 위해, 각각의 스파인(30) 상의 서브-전극들은 각각의 스파인이 단일 전기천공 전극으로서 기능하도록 함께 연결된다(단락된다).

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 양극성 IRE 펄스(100)의 개략도이다.

곡선(102)은 IRE 절제 시술 시 시간(t)의 함수로서 양극성 IRE 펄스(100)의 전압(V)을 나타낸다. 양극성 IRE 펄스(100)는 포지티브 펄스(104) 및 네거티브 펄스(106)를 포함하며, 여기서 용어 "포지티브" 및 "네거티브"는 양극성 펄스들이 사이에 인가되는 2개의 스파인들(30) 임의로 선택된 극성을 지칭한다. 포지티브 펄스(104)의 진폭은 V+로 라벨링되어 있고, 펄스들의 시간 폭은 t+로 라벨링되어 있다. 유사하게, 네거티브 펄스(106)의 진폭은 V-로 라벨링되어 있고, 펄스들의 시간 폭은 t-로 라벨링되어 있다. 포지티브 펄스(104)와 네거티브 펄스(106) 사이의 시간 폭은 t_SPACE로 라벨링되어 있다. 양극성 펄스들(100)의 파라미터들에 대한 전형적인 값들이 아래의 표 1에 주어져 있다.

도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 양극성 펄스들의 버스트(200)의 개략도이다.

IRE 시술 시, IRE 신호들은 곡선(202)에 의해 나타난 하나 이상의 버스트들(200)로서 스파인들(30)로 전달된다. 버스트(200)는 N_T 펄스 트레인들(204)을 포함하는데, 각각의 트레인은 N_P 양극성 펄스들(100)을 포함한다. 펄스 트레인(204)의 길이는 t_T로 라벨링되어 있다. 펄스 트레인(204) 내의 양극성 펄스들(100)의 주기는 t_PP로 라벨링되어 있고, 연속적인 트레인들 사이의 간격은 Δt로 라벨링되어 있으며, 상기 간격 동안에는 신호가 인가되지 않는다. 버스트(200)의 파라미터들에 대한 전형적인 값들이 아래의 표 1에 주어져 있다.

[표 1]

도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 IRE 모듈(34)의 상세 사항을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하여 전술된 바와 같이, IRE 모듈(34)은 IRE 생성기(36) 및 IRE 제어기(38)를 포함한다. IRE 생성기(36)는 펄스 생성 조립체(406) 및 펄스 라우팅 조립체(408)를 포함한다. 펄스 발생 조립체(406)는 (후술되는 바와 같이) IRE 제어기(38)로부터 제어 신호들을 수신하고, 제어 신호들에 응답하여 진폭 및 지속기간을 갖는 양극성 펄스들의 시퀀스들을 송신하도록 구성된다. 펄스 라우팅 조립체(408)는, IRE 제어기(38)로부터 제어 신호들을 수신하고, 펄스 생성 조립체(406)로부터 양극성 펄스들의 시퀀스들을 수신하고, 수신된 제어 신호들에 응답하여 스파인들(30)의 쌍들을 선택하여 선택된 쌍들을 통해 양극성 펄스들의 시퀀스들을 송신하도록 구성되는 스위치들의 구성가능한 네트워크를 포함한다.

IRE 제어기(38)는 양방향 신호들(410)을 통해 프로세서(32)와 통신하는데, 프로세서는 설정 파라미터들(66)을 반영하는 커맨드들을 IRE 제어기로 전달한다. IRE 제어기(38)는 또한 설정 파라미터들(66)로부터 유도된 디지털 커맨드 신호들(418)을 펄스 생성 조립체(406)로 통신하여, IRE 생성기(36)에게, 위의 도 4에 도시된 것들과 같은 IRE 펄스를 생성하라고 명령한다. 이들 IRE 펄스들은 IRE 제어기(38)에 의해 지향되는 바와 같이 아날로그 펄스 신호들(420)로서 펄스 라우팅 조립체(408)로 전송된다.

IRE 제어기(38)는 열전대들(21)에 의해 출력된 신호들(428)에 응답하여 발행된 커맨드 신호들(426)을 온도 제어기(25)로부터 수신한다. 따라서, 온도 제어기(25)는 스파인들에 인접한 조직(62)의 온도가 미리 설정된 한계를 초과하지 않도록 IRE 모듈(34)에 의해 스파인들(30)에 인가되는 IRE 펄스들의 타이밍을 제어한다.

펄스 라우팅 조립체(408)는 출력 채널들(422)을 통해 스파인들(30)에 커플링될 뿐만 아니라, (선택적으로) 연결부(424)를 통해 복귀 패치(60)에 커플링된다. 예를 들어, 펄스 라우팅 조립체(408)가 바스켓 조립체(31)의 6개의 스파인들(30a 내지 30f)에 커플링될 때(도 2), 출력 채널들(422) 중 6개가 스파인들에 커플링된다. 펄스 라우팅 조립체(408)는 IRE 제어기(38)에 의해 구동되어, 설정 파라미터들(66)에 의해 한정된 바와 같이 IRE 펄스들을 스파인들(30)에 커플링한다. 구체적으로, IRE 제어기(38)는 IRE 펄스들을 하나 이상의 선택된 쌍들의 스파인들(30)에 커플링하도록 펄스 라우팅 조립체(408)를 구동한다. 라우팅 조립체(408)는 또한 "가상 전극"으로서 기능할 수 있는 세트를 형성하도록 다수의 스파인들(30)을 함께 전기적으로 커플링할 수 있다. 따라서, IRE 제어기(38)는 IRE 펄스들의 생성 및 스파인들(30) 내로의 라우팅 둘 모두를 제어한다.

도 5가 10개의 채널들(422)을 도시하고 있지만, IRE 생성기(36)는 대안적으로 상이한 수의 채널들, 예를 들어 8개, 16개, 또는 20개의 채널들, 또는 임의의 다른 적합한 수의 채널들을 포함할 수 있다.

도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, IRE 시술 동안의 조직 온도의 제어를 개략적으로 예시한 흐름도(500)이다.

흐름도(500)에서, IRE 모듈(34) 및 온도 제어기(25)의 관련 기능들은 점선 프레임들(501, 502)에 의해 각각 도시된다. IRE 시술은 시작 단계(503)에서 시작한다. 설정 단계(504)에서, 의사(22)(도 1)는 조직(62)의 온도에 대한 미리 설정된 한계 T_th를 포함하는 설정 파라미터들(66)을 한정한다. IRE 모듈(34)은 전기천공 시작 단계(506)에서 전기천공을 위한 IRE 신호들의 생성을 시작한다. IRE 모듈(34)은 다음 스파인 쌍 단계(508)에서 스파인 쌍(30i, 30j)을 선택하고, 다음 펄스 트레인 단계(510)에서, 새로운 IRE 펄스 트레인을 발생하고 스파인 쌍에 인가한다.

펄스 트레인의 인가 후 및/또는 그 동안에, 온도 제어기(25)는 온도 측정 단계(512)에서, 열전대들(21)을 사용하여, 스파인들(30i, 30j)에 인접한 조직(62)의 최대 온도들 T_i 및 T_j를 각각 측정한다. 온도 비교 단계(514)에서, 온도 제어기(25)는 측정된 최대 온도들 T_i및 T_j를 미리 설정된 온도 한계 T_th와 비교한다. (IRE 펄스 또는 버스트 직후에 또는 적합한 지연 후에) 측정된 최대 온도들 T_i 및 T_j가 사전설정된 한계 T_th 미만인 한, 온도 제어기(25)는 IRE 제어기(38)에게 IRE 모듈(34)이 다음 IRE 펄스 트레인을 생성할 수 있음을 표시한다.

온도들 T_i 또는 T_j 중 어느 하나가 T_th 초과인 경우, 온도 제어기(25)는 조직(62)의 온도를 계속 측정한다. 한편, 대안적인 쌍 단계(516)에 나타낸 바와 같이, 미리 설정된 한계 T_th를 초과하지 않기 위해 수반되는 온도 측정 및 주의(precaution)를 가지고, 대안적인 쌍의 스파인들(30i', 30j') 상에 전기천공이 계속된다. 따라서, 온도 제어기(25)는 스파인들(30i, 30j)에 인접한 조직(62)의 최대 온도에 응답하여 이들 스파닝들로의 새로운 IRE 펄스 트레인들의 발행을 게이팅하며, 구체적으로는 조직 온도가 미리 설정된 한계 T_th를 초과할 경우 새로운 펄스들이 발행되는 것을 방지한다. 일단 온도들 T_i 및 T_j가 T_th 미만으로 떨어지면, 온도 제어기(25)는 이러한 발생을 IRE 제어기로 신호하고, IRE 제어기는 미리 설정된 수의 전기천공 펄스들이 이들 스파인들을 통해 발급될 때까지 스파인들(30i, 30j)로 펄스 트레인들을 생성하는 것으로 되돌아간다. 온도들 T_i 및 T_j가 T_th를 다시 초과하는 경우, 프로세스는 다시 대안적인 쌍 단계(516)로 복귀하여, 가능하게는 다른 대안적인 쌍의 스파인들을 선택한다.

펄스 트레인 제어 단계(518)에서, IRE 제어기(38)는 설정 파라미터들(66)에 대해, 스파인들(30i, 30j) 내로의 추가의 IRE 펄스 트레인들이 필요한 지 여부를 검토한다. 답변이 긍정적이면, IRE 모듈(34)은 단계(510)에서 다른 펄스 트레인을 생성한다. 스파인들(30i, 30j) 내로의 펄스들이 더 이상 요구되지 않으면, IRE 제어기(38)는, 스파인 제어 단계(520)에서, 설정 파라미터들(66)에 대해, 전기천공 신호들이 추가의 쌍의 스파인들을 통해 발행될 필요가 있는지 여부를 검토한다. 답변이 긍정적이면, IRE 모듈(34)은 다음 스파인 쌍 단계(508)에서 다음 쌍을 선택한다. 전기천공을 위한 스파인 쌍들이 더 이상 남지 않을 때, IRE 제어기(38)는 종료 단계(522)에서 IRE 시술을 종료한다.

도 7은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른, IRE 시술 동안의 조직 온도를 제어하기 위한 방법을 개략적으로 예시한 흐름도(600)이다. 흐름도(600) 내의 단계들 중 대부분은 흐름도(500)(도 6)에서의 단계들과 유사하거나 동일하며, 동일한 번호들로 라벨링된다.

본 예시적인 실시예에서, 조직 온도는 펄스 트레인 내의 펄스들의 수를 감소시킴으로써 제어된다. 따라서, 단계(514)에서 온도들 T_i 및 T_j 중 하나 또는 둘 모두가 미리 설정된 한계 T_th를 초과하는 경우, IRE 제어기(38)는 펄스 트레인 감소 단계(602)에서 스파인 쌍(30i, 30j)에 인가될 펄스 트레인 내의 미리 설정된 펄스들의 수를 감소시킨다. 일단 온도들 T_i 및 T_j가 T_th 미만으로 떨어지면(또는 적합한 지연 후에), 이러한 감소된 펄스 트레인은 스파인 쌍에 인가된다. 필요하다면, 온도들 T_i 및 T_j가 T_th 미만으로 유지될 때까지, 펄스 트레인의 길이가 추가로 감소된다. 펄스 트레인의 개수는 주어진 스파인 쌍 내로의 IRE 펄스들의 총 개수를 미리 설정된 값으로 유지하기 위해 증가된다. 대안적으로, 펄스들의 폭들 t+ 및 t- 및/또는 펄스 간격 t_SPACE(도 3)은 온도들 T_i 및 T_j를 낮추기 위해 조절될 수 있다.

기술된 제어 프로세스들에서, 무한 제어 루프를 피하기 위해, 최대 시간이 IRE 프로세스에 대해 설정될 수 있고, 주어진 스파인 쌍과의 전기천공을 위한 시도들에 대해 최대 수가 설정된다. 최대 시간 또는 개수에 도달하면, 프로세스는 종료된다.

기술된 제어 프로세스는 또한, 전극들이 다른 종류의 원위 구조물들 상에 장착된 다른 유형들의 카테터들, 예컨대 원형(올가미) 카테터들, 벌룬 카테터들, 및 선형 카테터들뿐만 아니라, 단일 팁 전극을 갖는 국소 절제(focal ablation) 카테터들에 또한 준용되어 적용될 수 있다.

전술된 실시예가 예로서 인용되고 본 발명이 본 명세서에 구체적으로 전술되고 도시된 것으로 제한되지 않는 것이 인식될 것이다. 오히려, 본 발명의 범주는 본 명세서에 전술된 다양한 특징의 조합 및 하위조합 둘 모두뿐만 아니라, 전술한 설명을 읽을 때 당업자에게 떠오를 것이고 종래 기술에서 개시되지 않은 변형 및 수정을 포함한다.

Claims

IRE를 위한 의료 장치로서,
프로브로서,
환자의 체강 내로 삽입되도록 구성된 삽입 튜브;
상기 삽입 튜브에 원위방향으로 연결되고, 신체 내의 조직과 접촉하도록 구성된 복수의 전극들을 포함하는 원위 구조물; 및
상기 원위 구조물에 고정되고, 상기 전극들에 의해 접촉된 상기 조직의 온도를 나타내는 신호들을 출력하도록 구성되는 온도 센서들을 포함하는, 상기 프로브;
스파인(spine)들에 의해 접촉된 상기 조직 내에 비가역적 전기천공(irreversible electroporation, IRE)을 야기하기에 충분한 진폭을 갖는 양극성 펄스들을 상기 전극들의 하나 이상의 쌍들 사이에 인가하도록 구성되는 전기 신호 발생기; 및
상기 온도 센서들에 의해 출력된 상기 신호들에 응답하여 상기 전기 신호 발생기에 의해 인가되는 상기 양극성 펄스들의 타이밍을 제어하도록 구성되는 제어기를 포함하는, IRE를 위한 의료 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 전극들의 주어진 쌍에 의해 접촉된 상기 조직의 온도가 미리 설정된 임계치를 초과함을 상기 온도 센서들에 의해 출력된 상기 신호들이 나타내는 동안, 상기 신호 발생기에 의해 인가되는 상기 양극성 펄스들을 수정하도록 구성되는, IRE를 위한 의료 장치.
제2항에 있어서, 상기 양극성 펄스들을 수정하는 것은 상기 전기 신호 발생기가 상기 전극들의 상기 주어진 쌍 사이에 상기 양극성 펄스들을 인가하는 것을 방지하는 것을 포함하는, IRE를 위한 의료 장치.
제3항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 전극들의 상기 주어진 쌍에 의해 접촉된 상기 조직의 온도가 상기 미리 설정된 임계치 미만으로 떨어졌음을 상기 온도 센서들이 나타내기를 기다리는 동안, 상기 전극들의 다른 쌍에 상기 양극성 펄스들을 인가하도록 구성되는, IRE를 위한 의료 장치.
제2항에 있어서, 상기 양극성 펄스들을 수정하는 것은 상기 신호 발생기에 의해 상기 전극들의 상기 주어진 쌍에 인가되는 연속적인 양극성 펄스들의 수를 수정하는 것을 포함하는, IRE를 위한 의료 장치.
제2항에 있어서, 상기 양극성 펄스들을 수정하는 것은 상기 전극들의 상기 주어진 쌍으로의 상기 양극성 펄스들의 인가를 지연시키는 것을 포함하는, IRE를 위한 의료 장치.
제1항에 있어서, 상기 원위 구조물은 상기 조직과 접촉하도록 구성되는 복수의 탄성 스파인들을 포함하는 바스켓 조립체를 포함하며, 상기 온도 센서들은 상기 스파인들에 고정되는, IRE를 위한 의료 장치.
제7항에 있어서, 상기 스파인들은 각자의 근위 팁들 및 원위 팁들을 가지며, 상기 스파인들의 근위 팁들은 상기 바스켓 조립체의 근위 단부에서 기계적으로 결합되고, 상기 스파인들의 원위 팁들은 상기 바스켓 조립체의 원위 단부에서 기계적으로 결합되며, 상기 스파인들은 상기 바스켓 조립체가 상기 체강 내에 전개될 때 반경방향 외향으로 휘어짐으로써, 상기 체강 내의 상기 조직에 접촉하는, IRE를 위한 의료 장치.
제7항에 있어서, 상기 스파인들은 전도성 재료를 포함하고, 상기 전극들로서 역할하도록 구성되는, IRE를 위한 의료 장치.
제9항에 있어서, 상기 전도성 재료는 니켈-티타늄 합금을 포함하는, IRE를 위한 의료 장치.
제9항에 있어서, 각각의 스파인은 2개 이상의 기계적으로 연결되지만 전기적으로 격리된 부분들로 분할되며, 주어진 스파인의 상기 전기적으로 격리된 부분들은 상기 양극성 펄스들을 인가하기 위한 상기 전극들 중 하나로서 역할하도록 함께 전기적으로 연결될 수 있는, IRE를 위한 의료 장치.
제9항에 있어서, 상기 전기 신호 발생기는 상기 스파인들의 제1 세트 및 제2 세트 사이에 상기 양극성 펄스들을 인가하도록 구성되며, 상기 세트들 중 적어도 하나는 상기 스파인들 중 2개 이상을 포함하는, IRE를 위한 의료 장치.
제1항에 있어서, 상기 삽입 튜브는 상기 환자의 심장의 심실 내로 삽입되도록 구성되는 가요성 카테터를 포함하며, 상기 전극들은 상기 심실 내의 심근 조직에 접촉하여 전기 신호들을 인가하도록 구성되는, IRE를 위한 의료 장치.
제1항에 있어서, 상기 전기 신호 발생기에 의해 인가되는 상기 양극성 펄스들은 적어도 200 V의 진폭을 갖는 양극성 펄스들의 시퀀스를 포함하며, 상기 양극성 펄스들 각각의 지속기간은 20 μs 미만인, IRE를 위한 의료 장치.
제14항에 있어서, 상기 양극성 펄스들의 시퀀스는 펄스들의 쌍들을 포함하며, 각각의 쌍은 포지티브(positive) 펄스 및 네거티브(negative) 펄스를 포함하는, IRE를 위한 의료 장치.
의료 시술을 위한 방법으로서,
복수의 전극들을 포함하는 원위 구조물 및 삽입 튜브를 포함하는 프로브를 환자의 체강 내로 삽입하여 전극들이 체강 내의 조직과 접촉하도록 하는 단계;
상기 전극들에 의해 접촉된 상기 조직 내에 비가역적 전기천공(IRE)을 야기하기에 충분한 진폭을 갖는 양극성 펄스들을, 각각의 세트가 상기 전극들 중 하나 이상을 포함하는 상기 전극들의 2개 이상의 세트들 사이에 인가하는 단계;
상기 전극들에 의해 접촉된 상기 조직의 온도를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 온도에 응답하여 상기 인가되는 양극성 펄스들의 타이밍을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 측정된 온도에 응답하여 상기 양극성 펄스들의 상기 타이밍을 제어하는 단계는, 상기 전극들의 주어진 쌍에 의해 접촉된 상기 조직의 온도가 미리 설정된 임계치를 초과하는 동안 상기 인가되는 양극성 펄스들을 수정하는 단계를 포함하는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 양극성 펄스들을 수정하는 단계는 상기 전극들의 상기 주어진 쌍 사이로의 상기 양극성 펄스들의 인가를 방지하는 단계를 포함하는, 방법.
제18항에 있어서, 상기 전극들의 상기 주어진 쌍에 의해 접촉된 상기 조직의 온도가 상기 미리 설정된 임계치 미만으로 떨어지기를 기다리는 동안, 상기 전극들의 다른 쌍에 양극성 펄스들을 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 양극성 펄스들을 수정하는 단계는 상기 전극들의 상기 주어진 쌍에 인가되는 연속적인 양극성 펄스들의 수를 수정하는 단계를 포함하는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 양극성 펄스들을 수정하는 단계는 상기 전극들의 상기 주어진 쌍으로의 상기 양극성 펄스들의 인가를 지연시키는 단계를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 원위 구조물은 상기 조직과 접촉하는 복수의 탄성 스파인들 및 상기 스파인들에 고정되는 온도 센서들을 포함하는 바스켓 조립체를 포함하는, 방법.
제22항에 있어서, 상기 스파인들은 각자의 근위 팁들 및 원위 팁들을 가지며, 상기 스파인들의 근위 팁들은 상기 바스켓 조립체의 근위 단부에서 기계적으로 결합되고, 상기 스파인들의 원위 팁들은 상기 바스켓 조립체의 원위 단부에서 기계적으로 결합되며, 상기 스파인들은 상기 바스켓 조립체가 상기 체강 내에 전개될 때 반경방향 외향으로 휘어짐으로써, 상기 체강 내의 상기 조직에 접촉하는, 방법.
제22항에 있어서, 상기 스파인들은 전도성 재료를 포함하고, 상기 전극들로서 역할하도록 구성되는, 방법.
제24항에 있어서, 상기 전도성 재료는 니켈-티타늄 합금을 포함하는, 방법.
제24항에 있어서, 각각의 스파인은 2개 이상의 기계적으로 연결되지만 전기적으로 격리된 부분들로 분할되며, 상기 양극성 펄스들을 인가하는 단계는, 주어진 스파인의 상기 전기적으로 격리된 부분들을 상기 양극성 펄스들을 인가하기 위한 상기 전극들 중 하나로서 역할하도록 함께 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는, 방법.
제24항에 있어서, 상기 양극성 펄스들을 인가하는 단계는 상기 스파인들의 제1 세트 및 제2 세트 사이에 상기 양극성 펄스들을 인가하는 단계를 포함하며, 상기 세트들 중 적어도 하나는 상기 스파인들 중 2개 이상을 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 삽입 튜브는 가요성 카테터를 포함하고, 상기 프로브를 환자의 체강 내로 삽입하는 단계는 상기 카테터를 상기 환자의 심장의 심실 내로 삽입하여, 상기 전극들이 상기 심실 내의 심근 조직과 접촉하고 상기 심근 조직에 전기 신호들을 인가하게 하는 단계를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 양극성 펄스들을 인가하는 단계는 적어도 200 V의 진폭을 갖는 양극성 펄스들의 시퀀스를 인가하는 단계를 포함하며, 상기 양극성 펄스들 각각의 지속기간은 20 μs 미만인, 방법.
제29항에 있어서, 상기 양극성 펄스들의 시퀀스는 상기 펄스들의 쌍들을 포함하며, 각각의 쌍은 포지티브 펄스 및 네거티브 펄스를 포함하는, 방법.