KR20230076822A - 폐 종양을 치료하기 위한 시스템 및 장치 - Google Patents
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Abstract
폐 조직의 표적 부위를 치료하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은 표적 부위에 배치된 카테터의 원위 부위에서 전도성 유체 공급원과 전도성 유체 출구 사이에 개재되도록 구성되고, 전도성 유체 출구는 폐 조직의 표적 부위에 또는 그 부근에 위치가능한 유량 조절기-여기서 유량 조절기는 유체 공급원으로부터 나와 전도성 유체 출구를 통해 표적 부위로 전달되는 전도성 유체의 유량 또는 볼러스 양을 제어하도록 추가로 구성됨-; 카테터의 원위 부위에 장착된 절제 전극; 유량 조절기를 제어하도록 구성되고 절제 에너지 공급원으로부터 절제 전극으로 전달되는 전력을 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함하되, 상기 컨트롤러는 제어 파라미터 값 중 하나 이상을 수신하고; 절제 에너지 공급원으로부터 절제 전극으로의 전력 전달을 제어하며; 전력이 절제 전극으로 전달되는 동안, 전도성 유체 출구에 전달되는 전도성 유체의 유량을 조정하기 위해 유량 조절기를 제어함으로써 표적 부위의 온도를 제1 온도 범위 내에 유지하고; 전도성 유체 출구로 전달되는 전도성 유체의 양을 결정하며; 임계 부피에 도달하는 전도성 유체의 양에 대응하여, 전도성 유체의 전도성 유체 출구로의 유량을 중단하고; 전도성 유체의 전도성 유체 출구로의 유량의 중단 동안, 절제 전극에 전달되는 전력을 조정함으로써 표적 부위의 온도를 제2 온도 범위 이내로 유지하도록 구성된다.
Description
관련 출원
본 출원은 2020년 8월 28일에 출원된 미국 가출원 63/071,805에 대한 우선권을 주장하며, 이의 전체 내용은 참고로 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 악성 폐 종양을 절제하기 위한, 구체적으로는 환자의 기도를 통한 접근을 이용하여 폐 종양을 절제하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
폐암은 여전히 세계에서 암 관련 사망의 주요 원인이다. 실제로, 폐암은 미국에서 매년 유방암, 결장암, 및 직장암을 합친 것보다 더 많은 사망의 원인이 되고 있다. 비소세포 폐암(NSCLC)은 가장 흔한 유형의 폐암이며, 암이 기원한 폐 내의 세포 유형에 따라 명명된 것이다. 폐암에 걸린 개인의 대략 75 내지 80%가 NSCLC를 가진다. 초기 NSCLC는 기원 부위의 외부로 널리 퍼지지 않은 암을 지칭한다. 폐암은 조기에 발견하고 치료할수록 결과가 더 좋다. 초기 폐암에 대한 현재의 표준 치료법은 가능한 한 많은 암을 외과적으로 제거한 후 화학 요법 및/또는 방사선 요법을 수행하는 것으로 이루어진다.
폐 또는 엽의 외과적 제거는 1기 또는 2기 비소세포 폐암(NSCLC)을 치료하기 위한 황금 표준 치료법이다. 불행하게도, 매년 폐암으로 진단받은 환자의 약 15% 내지 30%만이 수술 후보이다. 구체적으로, 만성 폐쇄성 폐질환(COPD: Chronic Obstructive Pulmonary Disease)을 동반하는 많은 환자가 수술에 적합하지 않은 것으로 간주된다.
CT 가이던스 하에 흉벽을 통해 니들 전극을 삽입하는 경피적 폐 고주파 절제술(RFA: Percutaneous pulmonary radiofrequency ablation)은 원발성 및 전이성 폐 종양에 점점 더 많이 채택되는 치료 옵션이 되었다. 즉각적인 기술적 성공률은 95% 초과이며, 낮은 시술 사망률과 8 내지 12% 주요 합병증 발생률을 보인다. 기흉(pneumothorax)은 가장 빈번한 합병증을 나타내지만, 사례의 10% 미만에서 흉관 드레인이 필요하다. 지속적인 완전 종양 반응이 표적 병변의 85% 내지 90%에서 보고되었다.
폐 종양의 기관지경 절제술은 비외과적 열 종양 절제술의 다음 개척자로 많은 사람들에게 인식되고 있지만, 표적 부위에서 충분히 큰 부피의 파괴된 조직을 생성하기 위한 특수 장비가 부족하여 보류되어 왔다. 이러한 제한은 기관지경의 작동 채널을 통해 작동해야 할 필요성, 표적 종양에 대해 절제(ablation) 전극을 내시경으로 내비게이팅하는 데에 대한 어려움, 및 혈류에 의해 충분히 관류되고, 관류, 증발 및 대류에 의해 냉각되고, RF 경로 전기 임피던스를 증가시키는 많은 양의 공기를 포함하고 또한 호흡에 동조하여(in phase with breathing) 표적 조직의 부피를 변형시킬 수 있는 폐 조직의 특정 특성에 의해 추가적으로 도전받고 있다. 후자의 고려사항은 마이크로파 에너지가 공기를 잘 통과하기 때문에 연구에서 마이크로파 에너지에 우선권을 부여하게 되었다. 그러나, 이 기술분야에서 인정되는 조직의 RF 가열에는 단순성과 효율성이라는 이점이 있다.
상기 관점에서, 폐 종양의 기관지경 전달 절제(bronchoscope-delivered ablation)에 대한 적합성을 증명하는 RF 에너지 전달 방법 및 장치에 대한 개선이 여전히 필요하다. 장치가 유연하고 비교적 부드러우며 폐 주변에 더 가까운 종양에 도달하기 위해 직경이 더 작은, 바람직하게는 2 mm 미만인 작업 채널에 맞는 것이 더 바람직하다.
본 발명은 폐 종양의 경기관지 절제(transbronchial ablation)를 위한 방법, 장치, 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 양태는 다음을 포함한다:
조직(tissue impedance) 임피던스를 감소시키고 효과적인 RF 에너지 전달 전극 크기를 증가시키기 위해 기관지내(endobronchial) 절제 카테터를 통해 전도성 유체(예를 들어, HTS)를 기도로 전달하기에 적합한 장치 및 시스템.
표적 종양으로 이어지는 기도를 폐쇄하는 단계;
절제 전극으로 말초 또는 중심 종양을 둘러싸거나 관통하는 단계;
단극, 다중 단극, 이극(bipolar), 다극 및 다상(multiphasic) RF 구성을 사용하여 RF 절제 에너지로 종양을 절제하는 단계;
RF 절제 에너지로 종양을 절제하고 생리 식염수 또는 고장성 식염수, 또는 다른 생체적합성 전도성 용액(예를 들어, 염화 칼슘, 염화 마그네슘, 탄산 나트륨, 염화 나트륨, 시트르산 나트륨, 수산화 나트륨, 또는 질산 나트륨)으로 RF 전극을 관주하고(irrigating), 온도 센서, 관주(irrigation) 식염수 농도, 온도 또는 유량, 또는 임피던스로부터의 피드백으로 RF 절제 에너지를 제어하는 단계;
종양을 제거하기 위해 종양을 포함하는 폐의 일부를 허탈로 만들거나(collapsing), 압축하거나, 공기 부피를 감소시키거나, 부분적으로 허탈로 만드는 단계;
가이드 와이어 위에 절제 카테터를 배치하고 기관지경을 교환하는 단계;
기관지경 및 전극 카테터의 와이어 교환을 통해 기도에 전극을 배치하는 단계;
스프링 장착된 또는 푸시풀 카테터 핸들 디자인을 사용하여 종양에 니들 전극을 배치하는 단계;
양성 부위상(on-site) 생검 결과에 따라, 유도된 생검 도구를 유도되거나 유도되지 않은 절제 도구로 교환하고, 형광투시 또는 초음파 가이던스 하에 동일한 생검된 위치로 이동하는 단계;
절제 에너지의 전달 전 또는 전달 동안 폐의 표적 부위에서 산소를 감소시키고 국소 저산소성 혈관수축(local hypoxic vasoconstriction)을 야기함으로써 상기 표적 부위로의 혈류를 감소시키는 단계.
결절을 향해 환자의 기관지경 및 기관지 분지를 통해 절제 카테터를 전진시키는 것을 용이하게 하는 내비게이션 계획을 생성하기 위해 CT 이미지 데이터를 사용하는 기관지내 내비게이션. 절제 카테터를 기관지 분지를 통해 결절로 안내하는 것을 용이하게 하기 위해 전자기 추적을 또한 CT 데이터와 함께 사용할 수 있다. 절제 카테터는 결절 또는 관심 지점에 인접하거나 그 내부에 있는 분지된 내강 네트워크의 기도 중 하나 내에 위치할 수 있다. 일단 제 위치에 있으면, 절제 카테터가 결절 또는 관심 지점을 향해 추가로 조작될 때 형광투시를 이용하여 절제 카테터를 시각화할 수 있다. MRI, 초음파 등과 같은 기타 다른 이미징 기술은 내비게이션 기관지경과 함께 형광투시 또는 CT와 공동으로 또는 그 대신에 사용될 수 있다. 선택적으로, 기관지내 절제 카테터는 현장에서 사용가능한 내비게이션 기관지경 시스템과 상용성인 센서(예를 들어, 3D 전자기 코일, 섬유 브래그 격자 모양 센서(Fiber Bragg Grating shape sensors) 등)가 장착될 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 양태가 하기에 개시된다.
제1 양태는 폐 조직의 표적 부위의 치료를 위한 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은 폐 조직의 표적 부위에 또는 그 부근에 위치가능한 전도성 유체 출구와 전도성 유체 공급원 사이에 개재되도록 구성된 적어도 하나의 유량 조절기-여기서, 유량 조절기는 유체 공급원으로부터 나오고 전도성 유체 출구로 전달되는 전도성 유체의 유량 또는 볼러스 양을 제어하도록 추가로 구성됨-; 상기 유량 조절기 및 적어도 하나의 센서-여기서, 적어도 하나의 센서는 물리적 특성을 나타내는 적어도 하나의 제어 파라미터에 의해 취해진 값을 감지하도록 구성되고, 물리적 특성은 폐 조직의 표적 부위에 또는 그 부근에 존재하는 물질의 온도(T), 압력(p), 전기 임피던스(Z), 또는 전기 전도도(C) 중 하나임-와 통신가능하게 연결가능한 컨트롤러를 포함하며; 여기서 컨트롤러는 다음을 실행하도록 구성된다:
- 상기 센서로부터 제어 파라미터의 감지된 값을 나타내는 신호를 수신하는 단계;
- 다음을 포함하는 제어 사이클을 실행하는 것을 포함하는, 제어 파라미터의 하나 이상의 감지된 값에 기초하여 유량 조절기를 제어하는 단계:
ｏ 고 전달 모드에서 유량 조절기를 제어하는 단계-상기 고 전달 모드에서:
· 전도성 유체 출구로 전달되는 전도성 유체의 유량이 설정된 고 유량 이상이거나,
· 전도성 유체 출구로 전달되는 전도성 유체의 볼러스 양이 설정된 고 볼러스 양 이상임-,
ｏ저 전달 모드에서 유량 조절기를 제어하는 단계-상기 저 전달 모드에서:
· 전도성 유체 출구로 전달되는 전도성 유체의 유량이 설정된 고 유량보다 더 적은 설정된 저 유량 이하이거나,
· 전도성 유체 출구로 전달되는 전도성 유체의 볼러스 양이 설정된 고 볼러스 양보다 더 적은 설정된 저 볼러스 양 이하임-.
제1 양태에 따른 제2 양태에 있어서, 저 전달 모드에서, 전도성 유체 출구에 전달되는 전도성 유체의 유량이 설정된 고 유량의 50%보다 더 낮은 설정된 저 유량 이하이거나, 전도성 유체 출구에 전달되는 전도성 유체의 볼러스 양이 설정된 고 볼러스 양의 50%보다 더 적은 설정된 저 볼러스 양 이하이다.
제1 양태 또는 제2 양태에 따른 제3 양태에 있어서, 저 전달 모드에서, 설정된 저 유량은 0 내지 5 ml/min이거나, 설정된 저 볼러스 양은 0 내지 10 ml이다
제1 양태 또는 제2 양태 또는 제3 양태에 따른 제4 양태에 있어서, 고 전달 모드에서, 설정된 고 유량은 2 내지 16 ml/min이거나 설정된 고 볼러스 양은 0.3 내지 60 ml이다.
제1 양태 내지 제4 양태 중 어느 하나에 따른 제5 양태에 있어서, 유량 조절기를 제어하는 단계는 상기 제어 사이클을 반복적으로 실행하는 것을 포함한다.
제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 하나에 따른 제6 양태는, 폐 조직의 표적 부위에 위치가능하고 절제 공급원에 연결가능한 적어도 하나의 절제 요소를 포함한다.
제6 양태에 따른 제7 양태는, 폐의 기도 통로를 통해 전진하도록 구성된 적어도 하나의 가요성 샤프트를 포함하고, 폐 조직의 표적 부위에 위치가능한 활성 부분을 가지며, 적어도 하나의 절제 요소를 포함한다.
제1 양태 내지 제7 양태 중 어느 하나에 따른 제8 양태는, 적어도 하나의 센서를 포함하고, 상기 센서는 폐 조직의 표적 부위에 위치가능하도록 구성된다.
제1 양태 내지 제6 양태 및 제8 양태 중 어느 하나와 조합된 제7 양태에 따른 제9 양태에 있어서, 적어도 하나의 센서는 상기 가요성 샤프트의 활성 부분에 의해 운반된다.
제1 양태 내지 제6 양태 및 제8 양태 중 어느 하나와 조합된 제7 양태에 따른 제10 양태에 있어서, 적어도 하나의 센서는 상기 가요성 샤프트의 활성 부분을 둘러싸는 용적에 상응하여 위치되도록 구성된다.
제9 양태 또는 제10 양태에 따른 제11 양태에 있어서, 적어도 하나의 센서는 적어도 하나의 제어 파라미터에 의해 취해진 값을 감지하도록 구성되고, 물리적 특성은 활성 부분을 둘러싸는 용적 내에 존재하는 물질의 온도, 압력, 전기 임피던스, 또는 전기 전도성 중 하나이다.
선행하는 양태 중 어느 하나에 따른 제12 양태는, 전도성 유체 공급원과 유체 연통하도록 배치되도록 구성된 전도성 유체 출구를 포함한다.
제7 양태 및 제12 양태에 따른 제13 양태에 있어서, 전도성 유체 출구는 가요성 샤프트 활성 부분에 의해 운반된다.
제7 양태 및 제12 양태에 따른 제14 양태에 있어서, 전도성 유체 출구는 활성 부분을 둘러싸는 상기 용적에 상응하여 위치되도록 구성된다.
선행하는 제6 양태 내지 제14 양태 중 어느 하나에 따른 제15 양태에 있어서, 컨트롤러는 상기 절제 공급원과 연결가능하고, 절제 에너지를 적어도 하나의 절제 요소로 전달하기 위해 절제 에너지 공급원을 제어하도록 구성된다.
제15 양태에 따른 제16 양태에 있어서, 추가로 컨트롤러는 다음의 상기 단계를 실행하도록 구성된다: 상기 센서로부터 제어 파라미터의 감지된 값을 나타내는 신호를 수신하는 단계, 및 제어 파라미터의 하나 이상의 감지된 값에 기초하여 유량 조절기를 제어하는 단계, 및 컨트롤러가 절제 에너지 공급원에게 절제 에너지를 적어도 하나의 절제 요소로 전달하도록 명령하는 동안 상기 제어 사이클을 실행, 선택적으로 반복 실행하는 단계.
선행하는 제7 양태 내지 제16 양태 중 어느 하나에 따른 제17 양태는, 가요성 샤프트에 의해 운반되고 적어도 하나의 절제 요소를 절제 공급원으로 전기적으로 연결하도록 조정된 전기 커넥터를 포함한다.
선행하는 양태 중 어느 하나에 따른 제18 양태에 있어서, 제어 사이클은 제어 파라미터의 하나 이상의 감지된 값이 설정된 저 임계값(T_Low) 미만인지 확인하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 유량 조절기를 저 전달 모드로 제어하는 단계는 제어 파라미터의 하나 이상의 감지된 값이 설정된 저 임계값(T_Low) 미만에 속하는 경우에 실행된다.
선행하는 양태 중 어느 하나에 따른 제19 양태에 있어서, 제어 사이클은 제어 파라미터의 하나 이상의 감지된 값이 설정된 고 임계값(T_High, Z_High)을 초과하는지 확인하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 유량 조절기를 고 전달 모드로 제어하는 단계는 제어 파라미터의 하나 이상의 감지된 값이 설정된 고 임계값(T_High, Z_High)을 초과하는 경우에 실행된다.
선행하는 양태 중 어느 하나에 따른 제20 양태에 있어서, 제어 사이클은 제어 파라미터의 하나 이상의 감지된 값이 설정된 저 임계값(T_Low) 미만인지 주기적으로 확인하는 단계, 제어 파라미터의 하나 이상의 감지된 값이 설정된 저 임계값(T_Low) 미만일 때 유량 조절기를 고 전달 모드에서 저 전달 모드로 전환하는 단계를 포함하며; 선택적으로, 여기서 상기 주기적으로 확인하는 단계는 초당 적어도 10회 실행된다.
선행하는 양태 중 어느 하나에 따른 제21 양태에 있어서, 제어 사이클은 제어 파라미터의 하나 이상의 감지된 값이 설정된 고 임계값(T_High, Z_High)을 초과하는지 주기적으로 확인하는 단계, 제어 파라미터의 하나 이상의 감지된 값이 설정된 고 임계값(T_High, Z_High)을 초과할 때 유량 조절기를 저 전달 모드에서 고 전달 모드로 전환하는 단계를 포함하며; 선택적으로, 여기서 상기 주기적으로 확인하는 단계는 초당 적어도 10회 실행된다.
선행하는 양태 중 어느 하나에 따른 제22 양태에 있어서, 컨트롤러는 동일한 치료 세션 동안 제어 사이클을 복수 회 반복하도록 구성된다.
제22 양태에 따른 제23 양태에 있어서, 컨트롤러는 개별적인 시간 간격 동안 고 전달 모드 또는 저 전달 모드에서 유량 조절기를 제어하도록 구성되고, 상기 개별적인 시간 간격의 지속기간은 트리거링 이벤트의 감지에 의해 사전결정되거나 결정된다.
제23 양태에 따른 제24 양태에 있어서, 컨트롤러는 트리거링 이벤트의 감지에 의해 상기 시간 간격의 지속기간을 결정하도록 구성되며, 여기서 트리거링 이벤트의 감지는 다음 중 하나 이상을 포함한다:
- 설정된 초고 임계값(T_Overheat)을 초과하는 감지된 파라미터의 하나 이상의 값의 감지,
- 상기 설정된 고 임계값(T_High, Z_High)을 초과하는 감지된 파라미터의 하나 이상의 값의 감지,
- 설정된 저 임계값(T_Low) 미만인 감지된 파라미터의 하나 이상의 값의 감지.
제22 양태 또는 제23 양태 또는 제24 양태에 따른 제25 양태에 있어서, 컨트롤러는 저 전달 모드로 조정되는 복수의 시간 간격(여기에는 유량 조절기가 고 전달 모드로 조정되는 시간 간격이 삽입됨)을 포함하는 동일한 치료 세션을 실행하도록 구성되어, 파라미터의 감지된 값을 제어 하에 유지하면서 상기 치료 세션에 걸쳐 전달되는 전도성 유체의 전체 양을 감소시킨다.
선행하는 양태 중 어느 하나에 따른 제26 양태에 있어서, 유량 조절기를 저 전달 모드로 제어하는 단계는 다음을 포함한다: 유량 조절기를, 구체적으로 1 내지 10초에 포함되는 저 전달 시간 간격(유량 저 시간(Flow Low Time)) 동안 전도성 유체 출구로의 전도성 유체의 유량이 상기 설정된 저 유량 이하로 유지하도록 조정하는 단계; 또는 유량 조절기를, 구체적으로 1 내지 10초에 포함되는 저 전달 시간 간격(유량 저 시간) 내에 상기 설정된 저 볼러스 양 이하의 볼러스 양의 전도성 유체를 전도성 유체 출구로 전달하도록 조정하는 단계.
제26 양태에 따른 제27 양태에 있어서, 사이클은 상기 저 전달 시간 간격의 만료 후에 선택적으로 실행되는 서브루틴을 포함하고, 상기 서브루틴은 다음을 포함한다:
- 감지된 파라미터의 하나 이상의 값이 설정된 저 임계값(T_Low) 미만 또는 초과인지 확인하는 추가 단계,
- 확인하는 추가 단계에서 감지된 파라미터의 하나 이상의 값이 설정된 저 임계값(T_Low) 미만인 경우, 감소된 값을 설정된 저 유량 또는 설정된 저 볼러스 양으로 할당하는 단계, 및
- 설정된 저 유량의 감소된 값 또는 설정된 저 볼러스 양의 감소된 값을 사용하여 유량 조절기를 저 전달 모드로 반복 제어하는 단계.
선행하는 양태 중 어느 하나에 따른 제28 양태에 있어서, 유량 조절기를 고 전달 모드로 제어하는 단계는 다음을 포함한다:
- 유량 조절기를, 구체적으로 1 내지 30초에 포함되는 고 전달 시간 간격(유량 고 시간(Flow High Time)) 동안 전도성 유체 출구로의 전도성 유체의 유량을 상기 설정된 고 유량 이상으로 유지하도록 조정하는 단계; 또는
- 유량 조절기를, 구체적으로 1 내지 30초에 포함되는 고 전달 시간 간격(유량 고 시간) 내에 상기 설정된 고 볼러스 양 이상의 볼러스 양의 전도성 유체를 전도성 유체 출구에 전달하도록 조정하는 단계.
제28 양태에 따른 제29 양태에 있어서, 사이클은 상기 고 전달 시간 간격의 만료 후에 선택적으로 실행되는 서브루틴을 포함하고, 상기 서브루틴은 다음을 포함한다:
- 감지된 파라미터의 하나 이상의 값이 설정된 저 임계값(T_Low) 미만 또는 초과인지 확인하는 추가 단계,
- 확인하는 추가 단계에서 감지된 파라미터의 하나 이상의 값이 설정된 저 임계값(T_Low) 초과인 경우, 증가된 값을 설정된 고 유량 또는 설정된 고 볼러스 양으로 할당하는 단계, 및
- 설정된 고 유량의 증가된 값 또는 설정된 고 볼러스 양의 증가된 값을 사용하여 유량 조절기를 고 전달 모드로 반복 제어하는 단계.
제29 양태에 따른 제30 양태에 있어서, 사이클은 감지된 하나 이상의 값이 설정된 저 임계값(T_Low) 미만인지 확인하는 추가 단계가 긍정적으로 통과될 때까지 제29 양태의 서브루틴을 반복하는 것을 제공한다.
제16 양태 및 제30 양태에 따른 제31 양태에 있어서, 컨트롤러는, 제29 양태의 서브루틴의 사전결정된 횟수의 반복 후에, 감지된 하나 이상의 값이 설정된 저 임계값(T_Low) 미만인지 확인하는 단계가 긍정적으로 통과되지 않는 것으로 결정되는 경우, 절제 에너지를 적어도 하나의 절제 요소로 전달하는 것을 중단하거나 감소시키도록 구성된다.
선행하는 양태 중 어느 하나에 따른 제32 양태에 있어서, 사이클은 다음을 포함한다:
- 하나 이상의 파라미터 값이, 상기 고 임계값(T_High; Z_High)보다 큰 설정된 초고 임계값(T_Over High; Z_Over High)을 초과하는 경우, 안전성 관련 이벤트의 발생을 결정하는 단계;
- 안전성 관련 조건이 결정되면, 다음이 실행됨:
o 절제 에너지 공급원으로 공급되는 전력을 일시적으로 하향 조정함, 및/또는
o 유량 조절기를 초고 전달 모드로 제어하며, 여기서 초고 전달 모드에서, 전도성 유체 출구로 전달되는 전도성 유체의 유량은 설정된 고 유량보다 더 큰 설정된 초고 유량 이상이거나, 전도성 유체 출구로 전달되는 전도성 유체의 볼러스 양은 고 볼러스 양보다 더 큰 설정된 초고 볼러스 양 이상임.
선행하는 제6 양태 내지 제32 양태 중 어느 하나에 따른 제33 양태에 있어서, 컨트롤러는 치료 세션의 주요 부분에 걸쳐, 선택적으로 전체 치료 세션에 걸쳐 절제 에너지 공급원에 의해 공급되는 전력을 20 내지 200 W에 포함되는 범위로 유지하도록 구성된다.
선행하는 제6 양태 내지 제33 양태 중 어느 하나에 따른 제34 양태에 있어서, 컨트롤러는 선택적으로 전체 치료 세션의 10% 내지 30%에서 지속되는 치료 세션의 초기 부분 동안 절제 에너지 공급원에 의해 공급되는 전력을 초기 값에서 요법(regimen) 값으로 증가시키도록 구성된다.
제34 양태에 따른 제35 양태에 있어서, 컨트롤러는 치료 세션의 상기 초기 부분에 후속하는 치료 세션의 주요 부분 동안 절제 에너지 공급원에 의해 공급되는 전력을 요법 값으로 유지하도록 구성된다.
제35 양태에 따른 제36 양태에 있어서, 초기 값은 20 W 내지 80 W에 포함되고, 요법 값은 40 W 내지 200 W에 포함되며, 추가로 초기 값은 요법 값의 80%보다 더 작고, 선택적으로 요법 값의 50%보다 더 작다.
선행하는 제22 양태 내지 제36 양태 중 어느 하나에 따른 제37 양태에 있어서, 치료 세션은 30초 내지 30분에 포함되는 총 치료 지속기간을 갖는다.
선행하는 제6 양태 내지 제37 양태 중 어느 하나에 따른 제38 양태에 있어서, 컨트롤러는, 치료 지속기간이 만료되었을 때, 절제 에너지 공급원으로부터 전력의 전달을 자동으로 중지하고, 유량 조절기에게 전도성 유체의 전달을 중지할 것을 자동으로 명령하도록 구성된다.
선행하는 제22 양태 내지 제38 양태 중 어느 하나에 따른 제39 양태에 있어서, 컨트롤러는 치료 세션 동안 전달되는 전도성 유체의 최대 부피가 0.3 ml 내지 60 ml에 포함되고/되거나, 치료 세션 동안 유지되는 전도성 유체의 평균 유량이 0.1 내지 15 ml/min이 되도록 하기 위해 유량 조절기를 제어하도록 구성되며, 구체적으로 컨트롤러는 전달되는 전도성 유체의 상기 최댓값에 도달했을 때 절제 에너지 공급원으로부터 전력의 전달을 자동으로 중지하도록 및/또는 유량 조절기에게 전도성 유체의 전달을 중지할 것을 자동으로 명령하도록 구성된다.
제18 양태 내지 제21 양태 중 하나와 조합된 선행하는 제1 양태 내지 제39 양태 중 어느 하나에 따른 제40 양태에 있어서, 설정된 고 임계값(T_High)은 설정된 저 임계값(T_Low)보다 더 크다.
제24 양태와 조합된 제40 양태에 따른 제41 양태에 있어서, 설정된 초고 임계값(T_Overheat)은 설정된 고 임계값(T_High)보다 더 크다.
선행하는 양태 중 어느 하나에 따른 제42 양태에 있어서, 물리적 특성은 표적 부위에 존재하는 물질의 온도이며, 구체적으로 이 양태가 또한 제11 양태에 의존할 때 물리적 특성은 활성 부분을 둘러싸는 용적에 존재하는 물질의 온도이다.
제40 양태 및 제42 양태에 따른 제43 양태에 있어서, 상기 설정된 저 임계값(T_Low)은 60 내지 95°C이다.
제42 양태 또는 제43 양태 중 하나와 조합된 제40 양태에 따른 제44 양태에 있어서, 상기 설정된 고 임계값(T_High)은 75°C 초과 내지 105°C이다.
제42 양태 또는 제43 양태 또는 제44 양태 중 하나와 조합된 제41 양태에 따른 제45 양태에 있어서, 상기 설정된 초고 임계값(T_Overheat)은 85 내지 115°C이다.
선행하는 제1 양태 내지 제45 양태 중 어느 하나에 따른 제46 양태에 있어서, 절제 에너지 공급원은 고주파 발생기이고 컨트롤러는 30초 내지 30분의 지속기간 동안 1 내지 200 W, 구체적으로 20 내지 200 W 범위에 포함되는 전력을 가지는 RF를 전달하기 위해 고주파 발생기를 제어하도록 구성된다.
선행하는 제1 양태 내지 제46 양태 중 어느 하나에 따른 제47 양태에 있어서, 유량 조절기는 펌프, 선택적으로 시린지 펌프 또는 연동 펌프 또는 주입 펌프, 또는 밸브를 포함한다.
선행하는 제7 양태 내지 제47 양태 중 어느 하나에 따른 제48 양태는 고장성 식염수 용액을 전달하도록 구성된 전도성 유체 공급원; 전도성 유체 공급원에 연결가능하고 전도성 유체 출구와 유체 연통하는 유체 포트를 포함하며, 선택적으로, 여기서 고장성 식염수 용액은 역상 전이 중합체 및 물을 포함하며, 체온 미만에서 체온으로 전환될 때 더 높은 점도로 전환될 수 있다.
제48 양태에 따른 제49 양태에 있어서, 고장성 식염수 용액은 하나 이상의 생리학적으로 허용가능한 용질을 포함하고 하기 식에 따라 계산된 0.8 내지 15 Osm/L의 이론적 오스몰농도를 가지며:
식에서 n은 각각의 용질 분자로부터 해리되는 입자의 수이고; 선택적으로 고장성 식염수 용액은 제123 양태 내지 제146 양태 중 어느 하나에 따른 용액이다.
제48 양태 또는 제49 양태에 따른 제50 양태에 있어서, 고장성 식염수 용액은 3% 내지 30%(w/v) 농도의 염화 나트륨(NaCl)을 포함한다.
선행하는 제7 양태 내지 제50 양태 중 어느 하나에 따른 제51 양태에 있어서, 가요성 샤프트는 절제 카테터의 가요성 샤프트이다.
제51 양태에 따른 제52 양태에 있어서, 절제 카테터는, 가요성 샤프트의 활성 부분에 위치된 전도성 유체 출구와 유체 연통하며 가요성 샤프트의 근위 단부에 있는 유체 포트를 갖는다.
선행하는 제7 양태 내지 제52 양태 중 어느 하나에 따른 제53 양태에 있어서, 활성 부분은 가요성 샤프트의 원위 단부 부분이다.
선행하는 제7 양태 내지 제53 양태 중 어느 하나에 따른 제54 양태는, 가요성 샤프트 활성 부분에서 또는 그 부근에서, 구체적으로 가요성 샤프트 원위 단부 부분에서 또는 그 부근에서 작동하는 적어도 하나의 공간 폐색기를 포함한다.
제54 양태에 따른 제55 양태에 있어서, 공간 폐색기는 테이퍼드 샤프트 섹션, 전개가능한(deployable) 풍선, 전개가능한 밸브, 전개가능한 스텐트 중 하나이다.
제54 양태 또는 제55 양태에 따른 제56 양태에 있어서, 폐색기는 1 내지 30 mm의 제1 단면 너비, 5 내지 30 mm 범위의 길이를 갖는 전개가능한 폐색 풍선을 포함하며, 폐색 풍선은 확장하여 기도의 일부를 폐색하도록 구성된다.
제56 양태에 따른 제57 양태에 있어서, 제1 단면 너비는 전개가능한 폐색 풍선의 근위 부위에 있고, 1 내지 30 mm 범위의 제2 단면 너비는 풍선의 원위 부위에 있으며, 제1 및 제2 단면 너비 사이의 단면 너비는 제1 및 제2 단면 너비 둘 모두보다 더 작다.
제56 양태에 따른 제58 양태에 있어서, 제1 단면 너비는 전개가능한 폐색 풍선의 근위 부위에 있고, 1 내지 20 mm 범위이고 제1 단면 너비보다 작은 제2 단면 너비는 풍선의 원위 부위에 있다.
선행하는 제7 양태 내지 제58 양태 중 어느 하나에 따른 제59 양태는, 상기 가요성 샤프트를 수용하는 관형 시스(sheath) 또는 기관지경을 포함하며, 여기서 적어도 활성 부분, 구체적으로 가요성 샤프트의 원위 단부 부분은 관형 시스 또는 기관지경으로부터 나오도록 구성된다.
제54 양태 내지 제58 양태 중 어느 하나와 조합된 제59 양태에 따른 제60 양태에 있어서, 공간 폐색기는 관형 시스 또는 기관지경에 의해 운반된다.
제54 양태 내지 제58 양태 중 어느 하나에 따른 제61 양태에 있어서, 적어도 하나의 공간 폐색기는 가요성 샤프트 또는 다른 샤프트에 의해 직접 운반된다.
제54 양태 내지 제61 양태 중 어느 하나에 따른 제62 양태는, 가요성 샤프트를 통해 연장되고 유체 공급원, 선택적으로 액체 공급원 또는 가스 공급원에 연결가능한 근위 단부, 및 풍선의 내부와 유체 연통하는 원위 단부를 갖는 팽창 루멘을 추가로 포함한다.
선행하는 제7 양태 내지 제62 양태 중 어느 하나에 따른 제63 양태에 있어서, 가요성 샤프트는 적어도 근위 부위의 5 cm 및 원위 부위의 5 cm 상에 깊이 마커를 포함한다.
선행하는 제7 양태 내지 제62 양태 중 어느 하나에 따른 제64 양태는, 샤프트의 원위 단부 부분을 둘러싸는 폐 용적으로부터 공기를 흡인하기 위해 진공 공급원과 유체 연통하게 배치되도록 구성된 가요성 샤프트 원위 단부 부분에 적어도 하나의 흡입 개구를 포함한다.
제54 양태 내지 제63 양태 중 어느 하나와 조합된 제64 양태에 따른 제65 양태에 있어서, 적어도 하나의 흡입 개구는 공간 폐색기에 대하여 원위에 위치된다.
제54 양태 내지 제63 양태 중 어느 하나와 조합된 제64 양태에 따른 제66 양태는, 샤프트 원위 단부 부분에서 또는 그 부근에서 작동하는 추가의 공간 폐색기를 포함하며, 구체적으로 추가의 공간 폐색기는 전개가능한 풍선, 전개가능한 밸브, 전개가능한 스텐트 중 하나이고, 적어도 하나의 흡입 개구는 공간 폐색기와 추가의 공간 폐색기 사이에 위치된다.
제65 양태 또는 제66 양태에 따른 제67 양태에 있어서, 적어도 하나의 전도성 유체 출구는 공간 폐색기에 대하여 원위에, 또는 공간 폐색기와 추가의 공간 폐색기 사이에 위치된다.
제54 양태 내지 제67 양태 중 어느 하나에 따른 제68 양태에 있어서, 적어도 하나의 센서는 공간 폐색기에 대하여 원위에, 또는 공간 폐색기와 추가의 공간 폐색기 사이에 위치된다.
제67 양태에 따른 제69 양태에 있어서, 적어도 하나의 센서는 가요성 샤프트 원위 단부 부분에 의해 운반되고, 물리적 특성은 가요성 샤프트의 원위 단부 부분을 둘러싸는 물질의 온도, 압력, 전기 임피던스, 또는 전기 전도도 중 하나이다.
제68 양태 또는 제69 양태에 따른 제70 양태에 있어서, 적어도 하나의 센서는 절제 요소에 대해 근위에 위치한 제1 센서 및 절제 요소에 대해 원위에 위치한 제2 센서를 포함한다.
선행하는 제7 양태 내지 제70 양태 중 어느 하나에 따른 제71 양태에 있어서, 적어도 하나의 절제 요소는 가요성 샤프트의 원위 팁에 위치한 둥근 원위 팁을 갖는 절제 요소를 포함한다.
제54 양태 내지 제63 양태 및 제65 양태 중 임의의 것과 조합된 제64 양태에 따른 제72 양태는, 가요성 샤프트를 통해 연장되고 전도성 액체 공급원 및 진공 공급원 중 적어도 하나에 선택적으로 연결가능한 근위 단부, 및 상기 적어도 하나의 출구 및 상기 적어도 하나의 흡입 개구를 규정하는 공통 개구를 형성하는 원위 단부를 갖는 공통 루멘; 또는 전용 관주 루멘 및 전용 공기 흡입 루멘-여기서, 관주 루멘은 적어도 하나의 출구와 연결되고 카테터 가요성 샤프트를 통해 연장되며, 관주 루멘은 전도성 유체의 공급원에 연결되도록 구성된 입구 포트를 가지고, 공기 흡입 루멘은 적어도 하나의 공기 흡입 개구에 연결되고 카테터 가요성 샤프트를 통해 연장되고, 공기 흡입 루멘은 진공 공급원에 연결되도록 구성된 흡입 포트를 가짐-을 포함한다.
선행하는 제7 양태 내지 제72 양태 중 어느 하나에 따른 제73 양태에 있어서, 가요성 샤프트는 2 mm 이하의 외부 직경을 갖는다.
선행하는 제7 양태 내지 제73 양태 중 어느 하나에 따른 제74 양태에 있어서, 가요성 샤프트의 적어도 일부는 샤프트의 만곡부가 적어도 7 mm의 곡률 반경을 갖도록 회전할 수 있다.
선행하는 제7 양태 내지 제74 양태 중 어느 하나에 따른 제75 양태에 있어서, 가요성 샤프트는 적어도 50 cm의 길이를 갖는다.
선행하는 제7 양태 내지 제75 양태 중 어느 하나에 따른 제76 양태에 있어서, 세장형(elongated) 샤프트는 가이드와이어를 수용하도록 구성된 원위 단부 부분에 가이드와이어 루멘을 갖는다.
제72 양태 및 제76 양태에 따른 제77 양태에 있어서, 흡입 루멘 및 가이드와이어 루멘은 공통 루멘에 의해 형성된다.
선행하는 제6 양태 내지 제77 양태 중 어느 하나에 따른 제78 양태에 있어서, 절제 요소는 다음 특징 중 하나 이상을 특징으로 하는 적어도 하나의 전극을 포함한다: 120 mm2 이하의 총 표면적; 0.5 내지 2 mm 범위의 직경; 3 내지 20 mm 범위의 길이.
선행하는 제6 양태 내지 제78 양태 중 어느 하나에 따른 제79 양태에 있어서, 적어도 하나의 절제 요소는 적어도 2개의 전극을 포함하고, 전극들 사이의 간격은 5 내지 15 mm이다.
선행하는 양태 중 어느 하나에 따른 제80 양태는, 상기 적어도 하나의 센서와 연결가능하고, 센서에 의해 감지된 상기 적어도 하나의 제어 파라미터의 감지된 값을 컨트롤러로 전송하기 위해 컨트롤러와 적어도 통신가능하게 연결가능한 인터페이스 구성요소를 포함한다.
선행하는 양태 중 어느 하나에 따른 제81 양태에 있어서, 컨트롤러는 다음을 실행하도록 구성된다:
- 상기 감지된 값을 처리하는 단계, 및
- 상기 감지된 값 중 하나 이상에 기초하여, 다음 중 하나 이상을 포함하는 적어도 하나의 출력 신호를 생성하는 단계:
o 사용자 식별가능 출력, 선택적으로 샤프트 원위 단부 부분에서 또는 그 부근에서 작동하는 적어도 하나의 공간 폐색기를 전개하도록 사용자에게 신호전달하는 청각 신호, 시각 신호 또는 진동 신호를 포함하는 사용자 식별가능 출력,
o 카테터 원위 단부 부분에 위치한 폐 부분의 공기 용적 감소 정도를 나타내는 상태 출력,
o 샤프트 원위 단부 부분에서 또는 그 부근에서 작동하는 적어도 하나의 공간 폐색기를 자동으로 전개하는 출력 명령,
o 가요성 샤프트의 원위 단부 부분을 둘러싸는 물질의 온도 표시를 제공하는 온도 출력,
o 샤프트의 원위 단부 부분을 둘러싸는 물질의 임피던스 또는 전도도 표시를 제공하는 전기 특성 출력,
o 가요성 샤프트의 원위 단부 부분을 둘러싸는 물질의 압력 표시를 제공하는 압력 출력.
선행하는 양태 중 어느 하나에 따른 제82 양태에 있어서, 컨트롤러는 다음을 실행하도록 구성된다:
적어도 하나의 센서-상기 센서는 상기 표적 부위에서 온도를 모니터링하도록 구성된 온도 센서임-로부터 신호를 수신하고,
결정된 온도 범위 내에서 또는 소정 온도 임계값 초과에서 온도 센서에 의해 감지된 온도 값을 유지하기 위해 모니터링된 온도에 기초하여 상기 적어도 하나의 출구를 통해 전달되는 전도성 유체의 전도도 또는 조성을 제어한다.
선행하는 양태 중 어느 하나에 따른 제83 양태에 있어서, 컨트롤러는 다음을 실행하도록 구성된다:
적어도 하나의 센서-상기 센서는 온도 센서이고, 구체적으로 이 양태가 제7 양태에 의존할 때, 상기 센서는 가요성 샤프트의 원위 단부 부분을 둘러싸는 물질의 온도 값을 감지하도록 구성됨-로부터 신호를 수신하고,
상기 표적 부위에서 온도를 모니터링하고,
결정된 온도 범위 내에서 또는 소정 온도 임계값 초과에서 온도 센서에 의해 감지된 온도 값을 유지하도록 에너지 공급원에 의해 절제 에너지 전력 출력을 조정한다.
제82 양태 또는 제83 양태에 따른 제84 양태에 있어서, 결정된 온도 범위는 60 내지 115°C이고 소정 온도 임계값은 적어도 80°C이다.
선행하는 제1 양태 내지 제84 양태 중 어느 하나에 따른 제85 양태는, 적어도 원위 단부 부위에, 3차원 내비게이션 센서와 같은 내비게이션 센서, 또는 섬유 브래그 격자 센서(Fiber Bragg Grating Sensor)와 같은 형상 센서를 추가로 포함하며, 구체적으로 내비게이션 센서는 전자기 센서, 3D 전자기 센서, 형상 센서, FBG 센서, 3D 초음파 센서, 및 3D 내비게이션용 임피던스 추적 중 하나 이상이다.
선행하는 제7 양태 내지 제85 양태 중 어느 하나에 따른 제86 양태는, 종양을 통해 전진하도록 구성된 가요성 샤프트의 원위 팁에 천공 요소를 추가로 포함하며, 천공 요소는 니들, 전개가능한 니들, 및 RF 천공 전극을 포함하는 목록으로부터 선택된다.
제54 양태와 조합된 선행하는 제6 양태 내지 제87 양태 중 어느 하나에 따른 제87 양태에 있어서, 공간 폐색기와 절제 요소 사이의 거리는 1 mm 내지 40 mm 범위이다.
제88 양태는 다음을 포함하는 절제 카테터에 관한 것이다:
폐의 기도 통로를 통해 전진하도록 구성된 가요성 샤프트;
가요성 샤프트의 원위 단부 부분에 위치하고 절제 에너지 공급원에 전기적으로 연결가능한 적어도 하나의 절제 요소;
전도성 유체 공급원에 연결가능한 유체 포트; 및
전도성 유체를 위한 적어도 하나의 출구-여기서, 출구는 상기 원위 단부 부분에 위치하고 유체 포트와 유체 연통함-.
제88 양태에 따른 제89 양태는, 샤프트 원위 단부 부분에서 또는 그 부근에서 작동하는 적어도 하나의 공간 폐색기를 추가로 포함하며, 구체적으로 공간 폐색기는 테이퍼드 샤프트 섹션, 전개가능한 풍선, 전개가능한 밸브, 또는 전개가능한 스텐트 중 하나이다.
제89 양태에 따른 제90 양태에 있어서, 폐색기는 1 내지 30 mm의 제1 단면 너비, 5 내지 30 mm 범위의 길이를 갖는 전개가능한 폐색 풍선을 포함하며, 폐색 풍선은 확장하여 기도의 일부를 폐색하도록 구성된다.
제90 양태에 따른 제91 양태에 있어서, 제1 단면 너비는 전개가능한 폐색 풍선의 근위 부위에 있고, 1 내지 30 mm 범위의 제2 단면 너비는 풍선의 원위 부위에 있으며, 제1 및 제2 단면 너비 사이의 단면 너비는 제1 및 제2 단면 너비 둘 모두보다 더 작다.
제90 양태에 따른 제92 양태에 있어서, 제1 단면 너비는 전개가능한 폐색 풍선의 근위 부위에 있고, 1 내지 20 mm 범위이고 제1 단면 너비보다 작은 제2 단면 너비는 풍선의 원위 부위에 있다.
제88 양태 내지 제92 양태에 따른 제93 양태는, 상기 샤프트를 수용하는 관형 시스 또는 기관지경을 포함하며, 여기서 적어도 가요성 샤프트의 원위 단부 부분은 관형 시스 또는 기관지경으로부터 나오도록 구성된다.
제90 양태와 조합된 제93 양태에 따른 제94 양태에 있어서, 공간 폐색기는 관형 시스 또는 기관지경에 의해 운반되거나, 적어도 하나의 공간 폐색기는 샤프트 또는 상이한 샤프트에 의해 직접 운반된다.
제90 양태와 조합된 제88 양태 내지 제94 양태 중 임의의 것에 따른 제95 양태는, 가요성 샤프트를 통해 연장되고 유체 공급원, 선택적으로 액체 공급원 또는 가스 공급원에 연결가능한 근위 단부, 및 풍선의 내부와 유체 연통하는 원위 단부를 갖는 팽창 루멘을 추가로 포함한다.
제88 양태 내지 제95 양태 중 임의의 것에 따른 제96 양태에 있어서, 가요성 샤프트는 적어도 근위 부위의 5 cm 및 원위 부위의 5 cm 상에 깊이 마커를 포함한다.
제88 양태 내지 제96 양태 중 임의의 것에 따른 제97 양태는, 샤프트의 원위 단부 부분을 둘러싸는 폐 용적으로부터 공기를 흡인하기 위해 진공 공급원과 유체 연통하게 배치되도록 구성된 샤프트 원위 단부 부분에 적어도 하나의 흡입 개구를 포함한다.
제90 양태와 조합된 제97 양태에 따른 제98 양태에 있어서, 적어도 하나의 흡입 개구는 공간 폐색기에 대하여 원위에 위치된다.
제98 양태에 따른 제99 양태는, 샤프트 원위 단부 부분에서 또는 그 부근에서 작동하는 추가의 공간 폐색기를 포함하며, 구체적으로 추가의 공간 폐색기는 전개가능한 풍선, 전개가능한 밸브, 전개가능한 스텐트, 테이퍼드 샤프트 섹션 중 하나이고, 적어도 하나의 흡입 개구는 공간 폐색기와 추가의 공간 폐색기 사이에 위치된다.
제88 양태 내지 제99 양태 중 임의의 것에 따른 제100 양태에 있어서, 적어도 하나의 전도성 유체 출구는 공간 폐색기에 대하여 원위에, 또는 공간 폐색기와 추가의 공간 폐색기 사이에 위치된다.
제88 양태 내지 제100 양태 중 임의의 것에 따른 제101 양태는, 공간 폐색기에 대하여 원위에, 또는 공간 폐색기와 추가의 공간 폐색기 사이에 위치하는 적어도 하나의 센서를 추가로 포함한다.
제101 양태에 따른 제102 양태에 있어서, 적어도 하나의 센서는 가요성 샤프트의 원위 단부 부분에 의해 운반되고, 물리적 특성은 가요성 샤프트의 원위 단부 부분을 둘러싸는 물질의 온도, 압력, 전기 임피던스, 또는 전기 전도도 중 하나이다.
제101 양태 또는 제102 양태 중 임의의 것에 따른 제103 양태에 있어서, 적어도 하나의 센서는 절제 요소에 대해 근위에 위치한 제1 센서 및 절제 요소에 대해 원위에 위치한 제2 센서를 포함한다.
제88 양태 내지 제102 양태 중 임의의 것에 따른 제104 양태에 있어서, 적어도 하나의 절제 요소는 가요성 샤프트의 원위 팁에 위치한 둥근 원위 팁을 갖는 절제 요소를 포함한다.
제88 양태 내지 제103 양태 중 임의의 것과 조합된 제97 양태에 따른 제105 양태는 다음을 포함한다:
가요성 샤프트를 통해 연장되고 전도성 액체 공급원 및 진공 공급원 중 적어도 하나에 선택적으로 연결가능한 근위 단부, 및 상기 적어도 하나의 출구 및 상기 적어도 하나의 흡입 개구를 규정하는 공통 개구를 형성하는 원위 단부를 갖는 공통 루멘; 또는
전용 관주 루멘 및 전용 공기 흡입 루멘-여기서, 관주 루멘은 적어도 하나의 출구와 연결되고 카테터 샤프트를 통해 연장되며, 관주 루멘은 전도성 유체의 공급원에 연결되도록 구성된 입구 포트를 가지고, 공기 흡입 루멘은 적어도 하나의 공기 흡입 개구에 연결되고 카테터 샤프트를 통해 연장되고, 공기 흡입 루멘은 진공 공급원에 연결되도록 구성된 흡입 포트를 가짐-.
제88 양태 내지 제105 양태 중 임의의 것에 따른 제106 양태에 있어서, 가요성 샤프트는 2 mm 미만의 외부 직경을 갖는다.
제88 양태 내지 제106 양태 중 임의의 것에 따른 제107 양태에 있어서, 가요성 샤프트의 적어도 일부는 샤프트의 만곡부가 적어도 7 mm의 곡률 반경을 갖도록 회전할 수 있다.
제88 양태 내지 제107 양태 중 임의의 것에 따른 제108 양태에 있어서, 가요성 샤프트는 적어도 50 cm의 길이를 갖는다.
제88 양태 내지 제108 양태 중 임의의 것에 따른 제109 양태에 있어서, 세장형 샤프트는 가이드와이어를 수용하도록 구성된 원위 단부 부분에 가이드와이어 루멘을 갖는다.
제105 양태 및 제109 양태 중 임의의 것에 따른 제110 양태에 있어서, 흡입 루멘 및 가이드와이어 루멘은 공통 루멘에 의해 형성된다.
제88 양태 내지 제110 양태 중 임의의 것에 따른 제111 양태에 있어서, 절제 요소는 다음 특징 중 하나 이상을 특징으로 하는 적어도 하나의 전극을 포함한다:
120 mm2 이하의 총 표면적;
0.5 내지 2 mm 범위의 직경;
3 내지 20 mm 범위의 길이.
제88 양태 내지 제111 양태 중 임의의 것에 따른 제112 양태에 있어서, 적어도 하나의 절제 요소는 적어도 2개의 전극을 포함하고, 전극들 사이의 간격은 5 내지 15 mm이다.
제101 양태와 조합된 제88 양태 내지 제112 양태 중 임의의 것에 따른 제113 양태는, 상기 적어도 하나의 센서와 연결가능하고, 센서에 의해 감지된 상기 적어도 하나의 제어 파라미터의 값을 컨트롤러로 전송하기 위해 컨트롤러와 적어도 통신가능하게 연결가능한 인터페이스 구성요소를 포함한다.
제101 양태와 조합된 제88 양태 내지 제113 양태 중 임의의 것에 따른 제114 양태는, 다음을 실행하도록 구성된 컨트롤러를 포함한다:
- 상기 감지된 값을 처리하는 단계, 및
- 상기 감지된 값 중 하나 이상에 기초하여, 다음 중 하나 이상을 포함하는 적어도 하나의 출력 신호를 생성하는 단계:
o 사용자 식별가능 출력, 선택적으로 샤프트 원위 단부 부분에서 또는 그 부근에서 작동하는 적어도 하나의 공간 폐색기를 전개하도록 사용자에게 신호전달하는 청각 신호, 시각 신호 또는 진동 신호를 포함하는 사용자 식별가능 출력,
o 가요성 샤프트의 원위 단부 부분에 위치한 폐 부분의 공기 용적 감소 정도를 나타내는 상태 출력,
o 가요성 샤프트의 원위 단부 부분에서 또는 그 부근에서 작동하는 적어도 하나의 공간 폐색기를 자동으로 전개하는 출력 명령,
o 가요성 샤프트의 원위 단부 부분을 둘러싸는 물질의 온도 표시를 제공하는 온도 출력,
o 가요성 샤프트의 원위 단부 부분을 둘러싸는 물질의 임피던스 또는 전도도 표시를 제공하는 전기 특성 출력,
o 가요성 샤프트의 원위 단부 부분을 둘러싸는 물질의 압력 표시를 제공하는 압력 출력.
제101 양태와 조합된 제88 양태 내지 제114 양태 중 어느 하나에 따른 제115 양태는, 컨트롤러는 다음을 실행하도록 구성된 컨트롤러를 포함한다: 적어도 하나의 센서-상기 센서는 상기 표적 부위에서 온도를 모니터링하도록 구성된 온도 센서임-로부터 신호를 수신하고; 및 결정된 온도 범위 내에서 또는 소정 온도 임계값 초과에서 온도 센서에 의해 감지된 온도 값을 유지하기 위해 모니터링된 온도에 기초하여 상기 적어도 하나의 출구를 통해 전달되는 전도성 유체의 전도도 또는 조성을 제어한다.
제88 양태 내지 제115 양태 중 어느 하나에 따른 제116 양태에 있어서, 컨트롤러는 다음을 실행하도록 구성된다: 적어도 하나의 센서-상기 센서는 온도 센서이고, 구체적으로 이 양태가 제7 양태에 의존할 때, 상기 센서는 가요성 샤프트의 원위 단부 부분을 둘러싸는 물질의 온도 값을 감지하도록 구성됨-로부터 신호를 수신하고; 상기 표적 부위에서 온도를 모니터링하고; 결정된 온도 범위 내에서 또는 소정 온도 임계값 초과에서 온도 센서에 의해 감지된 온도 값을 유지하도록 에너지 공급원에 의해 절제 에너지 전력 출력을 조정한다.
제115 양태 또는 제116 양태 중 임의의 것에 따른 제117 양태에 있어서, 결정된 온도 범위는 60 내지 115°C이고 소정 온도 임계값은 적어도 80°C이다.
선행하는 제88 양태 내지 제117 양태 중 어느 하나에 따른 제118 양태는, 적어도 원위 단부 부위에, 3차원 내비게이션 센서와 같은 내비게이션 센서, 또는 섬유 브래그 격자 센서와 같은 형상 센서를 추가로 포함하며, 구체적으로 내비게이션 센서는 전자기 센서, 3D 전자기 센서, 형상 센서, FBG 센서, 3D 초음파 센서, 및 3D 내비게이션용 임피던스 추적 중 하나 이상이다.
제88 양태 내지 제118 양태 중 임의의 것에 따른 제119 양태는, 종양을 통해 전진하도록 구성된 가요성 샤프트의 원위 팁에 천공 요소를 추가로 포함하며, 천공 요소는 니들, 전개가능한 니들, 및 RF 천공 전극을 포함하는 목록으로부터 선택된다.
제89 양태 내지 제119 양태 중 임의의 것에 따른 제120 양태에 있어서, 공간 폐색기와 절제 요소 사이의 거리는 1 mm 내지 40 mm 범위이다.
제88 양태 내지 제120 양태 중 임의의 것에 따른 제121 양태는, 테이퍼드 원위 단부, 근위 부위로부터 원위 부위로 샤프트를 통과하는 루멘을 포함하며, 루멘은 테이퍼드 원위 단부의 가장 좁은 부분에서 원위 부위를 나간다.
제122 양태는 제121 양태의 카테터, 및 근위 부위로부터 원위 부위로 및 원위 부위를 넘어 샤프트를 통과하는 루멘을 통해 전진하도록 조정된 종양 천공 와이어를 포함하는 시스템에 관한 것이며, 종양 천공 와이어는 날카로운 원위 팁, 선택적으로 근위 부위 상의 깊이 마커 및 선택적으로 원위 부위 상의 방사선비투과성 마커를 포함한다.
제123 양태는 폐 기도 표적 부위에서 폐암, 구체적으로 비소세포 폐암(NSCLC)의 치료를 위한 용액에 관한 것이며:
- 용액은
하나 이상의 생리학적으로 허용가능한 용질을 포함하고 하기 식에 따라 계산된 0.8 내지 15 Osm/L의 이론적 오스몰농도를 가지고/가지거나:
(식에서 n은 각각의 용질 분자로부터 해리되는 입자의 수임),
3% 내지 30%(w/v) 농도의 염화 나트륨(NaCl)을 포함하고,
- 상기 용액은 폐 기도의 표적 부위에서 60 내지 115°C 범위의 온도에 도달하고,
- 상기 용액은 기도를 통해 표적 부위에 국소적으로 전달되고,
- 상기 용액은 표적 부위에 일정하지 않은 유량으로 전달되고, 및
- 상기 용액은 30초 내지 30분에 포함되는 총 치료 시간 동안 표적 부위에 전달된다.
제123 양태에 따른 제124 양태에 있어서, 상기 용액은 고장성 식염수 용액이다.
제123 양태 또는 제124 양태에 따른 제125 양태에 있어서, 상기 용액은 해수면 및 20°C에서, 바람직하게는 70 mS/cm 내지 225 mS/cm에 포함되는 적어도 30 mS/cm의 전도도를 갖는다.
제123 양태 내지 제125 양태 중 어느 하나에 따른 제126 양태에 있어서, 상기 총 치료 시간 동안 전달되는 용액의 총 부피는 0.3 ml 내지 60 ml에 포함된다.
제123 양태 내지 제126 양태 중 어느 하나에 따른 제127 양태에 있어서, 상기 용액을 표적 부위에 일정하지 않은 유량으로 전달하는 것은 저 전달 모드의 간격과 고 전달 모드의 간격을 교대로 포함하며, 고 전달 모드 간격 동안 유량이 0 내지 10 ml/min로 유지되거나 볼러스 양이 0 내지 10 ml로 전달되고, 고 전달 모드 간격 동안 유량이 2 내지 16 ml/min로 유지되거나 볼러스 양이 0.3 내지 60 ml로 전달된다.
제123 양태 내지 제127 양태 중 어느 하나에 따른 제128 양태에 있어서, 상기 용액을 표적 부위에 일정하지 않은 유량으로 전달하는 것은 0.1 내지 15 ml/min에 포함되는 상기 치료 시간 동안 전도성 유체의 평균 유량을 유지하는 것을 포함한다.
제123 양태 내지 제128 양태 중 어느 하나에 따른 제129 양태에 있어서, 고장성 식염수 용액은 구체적으로 20 내지 200 W에 포함되는 1 내지 200 W 범위의 전력을 갖는 RF 절제 에너지를 전달하는 동안 기도를 통해 표적 부위에 국소적으로 전달된다.
제123 양태 내지 제129 양태 중 어느 하나에 따른 제130 양태에 있어서, 식염수 용액은 역상 전이 중합체 및 물을 포함하며, 이는 체온 미만에서 체온으로 전환될 때 저 점도에서 고 점도로 전환된다.
제123 양태 내지 제130 양태 중 어느 하나에 따른 제131 양태에 있어서, 상기 용액 조성물은 표적 부위로 이어지는 자연 기도에서 제1 폐색 풍선을 팽창시킴으로써 격리된 폐의 표적 부위가 있는 표적 부위에 전달되고, 여기서 풍선은 폐의 표적 부위에 근위이다.
제123 양태 내지 제131 양태 중 어느 하나에 따른 제132 양태에 있어서, 상기 용액은, 제1 폐색 풍선에 원위이고 표적 부위에 원위인 상기 자연 기도에서 제2 폐색 풍선을 팽창시킴으로써 격리된 폐의 표적 부위가 있는 표적 부위에 전달된다.
제131 양태 또는 제132 양태에 따른 제133 양태에 있어서, 상기 용액은 표적 부위로 전달되는 한편, 하나 또는 둘 모두의 풍선은 자연 기도를 폐색하고 상기 용액이 주입되는 기도의 일부를 형성하며, 기도의 해당 부분 외부로 액체가 흐르는 것을 억제한다.
제123 양태 내지 제133 양태 중 어느 하나에 따른 제134 양태에 있어서, 상기 용액은 0.8 내지 15 Osm/L, 바람직하게는 5 내지 9 Osm/L의 이론적 오스몰농도를 갖는다.
제123 양태, 또는 제125 양태 내지 제134 양태 중 어느 하나에 따른 제135 양태에 있어서, 상기 하나 이상의 용질은 생리학적으로 허용가능한 염 및 무기 수산화물 중에서 선택되고, 바람직하게는 다음 수용액 또는 이의 조합 중 임의의 것의 군으로부터 선택된다: 염화 칼슘, 염화 마그네슘, 탄산 나트륨, 염화 나트륨, 시트르산 나트륨, 수산화 나트륨, 또는 질산 나트륨.
제123 양태 내지 제134 양태 중 어느 하나에 따른 제136 양태에 있어서, 용액은 3% 내지 30%(w/v) 농도의 염화 나트륨(NaCl) 및 물을 포함하는 고장성 식염수 용액이다.
제136 양태에 따른 제137 양태에 있어서, 용액은 5% 내지 25%(w/v) 농도의 염화 나트륨(NaCl)을 포함하는 고장성 식염수 용액이다.
제136 양태 또는 제137 양태에 따른 제138 양태에 있어서, 용액은 물 및 염화 나트륨과 상이한 성분을 1% 미만의 중량/부피 농도로 포함한다.
제123 양태 내지 제138 양태 중 어느 하나에 따른 제139 양태에 있어서, 암 조직에 의해 형성된 표적 부위는 0.1 내지 30 cm3, 구체적으로 0.5 내지 15 cm3의 용적을 갖는다.
제123 양태 내지 제139 양태 중 어느 하나에 따른 제140 양태에 있어서, 상기 용액은 절차 동안 표적 부위의 용적의 함수인 총 치료 시간으로 사용된다.
제123 양태 내지 제141 양태 중 어느 하나에 따른 제141 양태에 있어서, 상기 용액은 절차 동안 7분 미만의 총 치료 시간으로 사용되고, 상기 용액은 약 2 cm 미만 직경의 표적 부위를 치료하는 데 사용된다.
제123 양태 내지 제140 양태 중 어느 하나에 따른 제142 양태에 있어서, 상기 용액은 절차 동안 10분 미만의 총 치료 시간으로 사용되고, 상기 용액은 약 2 cm 직경의 표적 부위를 치료하는 데 사용된다.
제123 양태 내지 제140 양태 중 어느 하나에 따른 제143 양태에 있어서, 상기 용액은 절차 동안 15분 미만의 총 치료 시간으로 사용되고, 상기 용액은 적어도 2 cm 직경의 표적 부위를 치료하는 데 사용된다.
제123 양태 내지 제140 양태 중 어느 하나에 따른 제144 양태에 있어서, 상기 용액은 절차 동안 30분 미만의 총 치료 시간으로 사용되고, 상기 용액은 3 cm 초과 직경의 표적 부위를 치료하는 데 사용된다.
제123 양태 내지 제144 양태 중 어느 하나에 따른 제145 양태에 있어서, 상기 용액은 표적 부위와 직접 접촉한다.
제123 양태 내지 제145 양태 중 어느 하나에 따른 제146 양태에 있어서, 용액은 선행하는 제1 양태 내지 제87 양태 중 어느 하나의 시스템을 사용하거나 선행하는 제88 양태 내지 제122 양태 중 어느 하나의 카테터를 사용하여 기도 표적 부위에 전달된다.
제147 양태는, 폐 조직의 표적 부위를 치료하기 위한 시스템에 관한 것이며, 시스템은, 폐 조직의 표적 부위에 또는 그 부근에 위치가능한 전도성 유체 출구와 전도성 유체 공급원 사이에 개재되도록 구성된 유량 조절기-여기서, 유량 조절기는 유체 공급원으로부터 나오고 전도성 유체 출구로 전달되는 전도성 유체의 유량 또는 볼러스 양을 제어하도록 추가로 구성됨-; 유량 조절기를 제어하도록 구성되고 센서-여기서, 센서는 폐 조직의 표적 부위에 또는 그 부근에 존재하는 물질의 온도(T), 압력(p), 전기 임피던스(Z), 및 전기 전도도(C) 중 적어도 하나인 물리적 특성을 나타내는 제어 파라미터의 값을 감지함-에 의해 감지되는 값을 수신하도록 구성된 컨트롤러를 포함하고; 여기서 컨트롤러는 제어 파라미터의 하나 이상의 값을 수신하고; 제어 파라미터의 하나 이상의 값에 기초하여 유량 조절기를 제어하도록 구성되며, 여기서, 유량 조절기의 제어는 다음을 포함하는 제어 사이클을 실행하는 것을 포함한다: 전도성 유체 출구로 전달되는 전도성 유체의 유량이 설정된 고 유량 이상이거나, 전도성 유체 출구로 전달되는 전도성 유체의 볼러스 양이 설정된 고 볼러스 양 이상인 고 전달 모드에서 유량 조절기를 제어하는 것, 및 전도성 유체 출구로 전달되는 전도성 유체의 유량이 설정된 고 유량보다 더 적은 설정된 저 유량 이하이거나, 전도성 유체 출구로 전달되는 전도성 유체의 볼러스 양이 설정된 고 볼러스 양보다 더 적은 설정된 저 볼러스 양 이하인 저 전달 모드에서 유량 조절기를 제어하는 것.
제168 양태는, 다음을 포함하는 폐 조직의 표적 부위를 치료하기 위한 방법에 관한 것이다: 표적 부위에 절제 에너지를 전달하는 단계; 절제 에너지의 전달 동안 표적 부위에 전도성 유체를 전달하는 단계; 표적 부위 부근의 온도(T), 압력(P), 전기 임피던스(Z), 및 전기 전도도(C) 중 적어도 하나인 제어 파라미터의 값을 감지하는 단계, 및 다음에 의해 전도성 유체의 전달을 제어하는 단계: (i) 제어 파라미터의 감지된 값에 기초하여 전도성 유체의 유량 또는 볼러스를 제어하고; (ii) 고 전달 모드에서 작동하는 동안, 설정된 고 유량을 초과하도록 유량을 제어하거나, 설정된 고 볼러스 양을 초과하도록 볼러스를 제어하고, 및 (iii) 저 전달 모드에서 작동하는 동안, 설정된 저 유량 미만이 되도록 유량을 제어하거나, 설정된 저 볼러스 양 미만이 되도록 볼러스를 제어하며, 여기서 설정된 저 유량은 설정된 고 유량보다 더 적거나, 설정된 저 볼러스 양은 설정된 고 볼러스 양보다 더 적다.
도 1은 인간 호흡기 시스템의 일부의 개략도이다.
도 2는 도 1의 섹션의 근접도이다.
도 3은 전극에 대해 근위인 하나의 폐색 풍선으로 구성된 절제 장치의 원위 부위의 개략도이다.
도 4a는 제 위치에서(in situ) 도 3의 장치의 개략도이다.
도 4b는 종양 천공 와이어 및 중공 확장기(hole dilator)를 갖는 대안적인 구현예의 개략도이다.
도 4c는 테이퍼드 샤프트 섹션을 갖는 대안적인 구현예의 개략도이다.
도 5a는 하나는 전극에 대해 근위이고 다른 하나는 전극에 대해 원위인, 동일한 샤프트 상에 2개의 폐색 풍선으로 구성된 절제 장치의 원위 부위의 개략도이다.
도 5b는 하나는 전극에 대해 근위이고 제1 샤프트 상에 위치하며, 다른 하나는 전극에 대해 원위이고 제1 샤프트로부터 연장된 제2 샤프트 상에 위치하는 2개의 폐색 풍선으로 구성된 절제 장치의 원위 부위의 개략도이다.
도 6a는 제 위치에서 도 5a의 장치의 개략도이다.
도 6b는 제 위치에서 도 5b의 장치의 개략도이다.
도 7은 니들 전극을 갖는 절제 장치의 원위 부위의 개략도이다.
도 8은 제 위치에서 도 7의 장치의 개략도이다.
도 9는 표적화된 종양과 관련된 상이한 위치에 에너지 전달 전극을 배치하기 위해 환자의 기도에 배치된 다수의 카테터의 개략도이다.
도 10a는 도 9의 단면의 개략도이다.
도 10b는 다상 파형의 플롯이다.
도 10c는 다상 RF 시스템의 개략도이다.
도 10d는 다상 RF 구성을 생성하기 위해 분할된 디지털 기록기(clock)의 플롯이다.
도 11은 기관지내 폐 종양 절제 장치를 작동하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 12는 실험 동안 폐 부분의 허탈(collapse) 전, 폐 부분의 허탈 후, 및 고장성 식염수의 주입 후 기간 동안의 임피던스 및 위상의 그래프이다.
도 13은 고장성 식염수 관주로 RF를 전달하는 동안의 전극 온도, 전력, 위상 및 임피던스의 그래프이다.
도 14a, 14b, 14c 및 14d는 절제 카테터의 폐색장치(obturator)의 다양한 구현예의 개략도이다.
도 15는 제 위치에서 2개의 임피던스 모니터링 전극 사이에 절제 전극을 갖는 절제 카테터의 개략도이다.
도 16a, 16b, 16c, 16d, 및 16e는 펌프 제어 알고리즘의 구현예를 나타내는 흐름도이다.
도 17a는 도 16a 내지 16e에 도시된 펌프 제어 알고리즘의 결과적인 거동을 예시하는 60 W RF의 전달 동안 온도 및 유량 대 시간의 플롯이다.
도 17b는 램프 전력의 전달 동안 온도, 전력 및 유량 대 시간의 플롯이다.
도 18a는 표적화된 기도에서 백색 혼탁의 작은 영역에 의해 입증된 바와 같이, 저 수준의 공기 용적 감소를 갖는 카테터 배치의 CT 이미지의 예시이다.
도 18b는 표적화된 기도에서 더 큰 백색 혼탁 영역에 의해 입증된 바와 같이, 고 수준의 공기 용적 감소를 갖는 카테터 배치의 CT 이미지의 예시이다.
도 19a는 고장 식염수 주입 1개월 후에 괴사 조직의 매우 작은 구역을 보여주는 좌하엽(lower left lobe)을 통한 단면의 육안 병리학 도면이다. RF 에너지는 적용되지 않았다.
도 19b는 고장 식염수 및 90초 RF 전달의 조합 주입으로 이루어진 치료 1개월 후에 괴사 조직의 더 큰 구역을 보여주는 우하엽을 통한 단면의 육안 병리학 도면이다.
도 20은 제어 알고리즘에 대한 온도, RF 전력, 관주 유량, 및 관주액의 총 누적 용적 대 시간의 플롯이다.
도 2는 도 1의 섹션의 근접도이다.
도 3은 전극에 대해 근위인 하나의 폐색 풍선으로 구성된 절제 장치의 원위 부위의 개략도이다.
도 4a는 제 위치에서(in situ) 도 3의 장치의 개략도이다.
도 4b는 종양 천공 와이어 및 중공 확장기(hole dilator)를 갖는 대안적인 구현예의 개략도이다.
도 4c는 테이퍼드 샤프트 섹션을 갖는 대안적인 구현예의 개략도이다.
도 5a는 하나는 전극에 대해 근위이고 다른 하나는 전극에 대해 원위인, 동일한 샤프트 상에 2개의 폐색 풍선으로 구성된 절제 장치의 원위 부위의 개략도이다.
도 5b는 하나는 전극에 대해 근위이고 제1 샤프트 상에 위치하며, 다른 하나는 전극에 대해 원위이고 제1 샤프트로부터 연장된 제2 샤프트 상에 위치하는 2개의 폐색 풍선으로 구성된 절제 장치의 원위 부위의 개략도이다.
도 6a는 제 위치에서 도 5a의 장치의 개략도이다.
도 6b는 제 위치에서 도 5b의 장치의 개략도이다.
도 7은 니들 전극을 갖는 절제 장치의 원위 부위의 개략도이다.
도 8은 제 위치에서 도 7의 장치의 개략도이다.
도 9는 표적화된 종양과 관련된 상이한 위치에 에너지 전달 전극을 배치하기 위해 환자의 기도에 배치된 다수의 카테터의 개략도이다.
도 10a는 도 9의 단면의 개략도이다.
도 10b는 다상 파형의 플롯이다.
도 10c는 다상 RF 시스템의 개략도이다.
도 10d는 다상 RF 구성을 생성하기 위해 분할된 디지털 기록기(clock)의 플롯이다.
도 11은 기관지내 폐 종양 절제 장치를 작동하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 12는 실험 동안 폐 부분의 허탈(collapse) 전, 폐 부분의 허탈 후, 및 고장성 식염수의 주입 후 기간 동안의 임피던스 및 위상의 그래프이다.
도 13은 고장성 식염수 관주로 RF를 전달하는 동안의 전극 온도, 전력, 위상 및 임피던스의 그래프이다.
도 14a, 14b, 14c 및 14d는 절제 카테터의 폐색장치(obturator)의 다양한 구현예의 개략도이다.
도 15는 제 위치에서 2개의 임피던스 모니터링 전극 사이에 절제 전극을 갖는 절제 카테터의 개략도이다.
도 16a, 16b, 16c, 16d, 및 16e는 펌프 제어 알고리즘의 구현예를 나타내는 흐름도이다.
도 17a는 도 16a 내지 16e에 도시된 펌프 제어 알고리즘의 결과적인 거동을 예시하는 60 W RF의 전달 동안 온도 및 유량 대 시간의 플롯이다.
도 17b는 램프 전력의 전달 동안 온도, 전력 및 유량 대 시간의 플롯이다.
도 18a는 표적화된 기도에서 백색 혼탁의 작은 영역에 의해 입증된 바와 같이, 저 수준의 공기 용적 감소를 갖는 카테터 배치의 CT 이미지의 예시이다.
도 18b는 표적화된 기도에서 더 큰 백색 혼탁 영역에 의해 입증된 바와 같이, 고 수준의 공기 용적 감소를 갖는 카테터 배치의 CT 이미지의 예시이다.
도 19a는 고장 식염수 주입 1개월 후에 괴사 조직의 매우 작은 구역을 보여주는 좌하엽(lower left lobe)을 통한 단면의 육안 병리학 도면이다. RF 에너지는 적용되지 않았다.
도 19b는 고장 식염수 및 90초 RF 전달의 조합 주입으로 이루어진 치료 1개월 후에 괴사 조직의 더 큰 구역을 보여주는 우하엽을 통한 단면의 육안 병리학 도면이다.
도 20은 제어 알고리즘에 대한 온도, RF 전력, 관주 유량, 및 관주액의 총 누적 용적 대 시간의 플롯이다.
본 발명은 일반적으로 악성 폐 종양을 절제하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로 환자의 기도를 통한 접근으로 폐 종양을 절제하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 환자의 기도를 통한 접근은 또한 경기관지 또는 기관지내 접근으로 지칭될 수 있으며, 공기가 코 또는 입을 통해 폐의 폐포로 전달되는 통로를 통해 의료 장치로 전달하는 것을 포함한다. 기도라는 용어는 기관, 기관지, 및 세기관지를 포함하여 공기가 통과하는 호흡기계의 해부학적 루멘 중 임의의 것을 지칭한다.
도 1은 기관(50), 기관의 분기부(51), 좌측 1차 기관지(52), 우측 1차 기관지(53), 세기관지(54), 폐포(도시되지 않음, 세기관지의 말단에 다발로 존재함), 좌측 폐(55), 우측 폐(56)를 포함하는 환자의 호흡기계 부분의 개략도이다. 우측 1차 기관지는 3개의 2차 기관지(62)(소엽 기관지라고도 함)로 세분되어 우측 폐의 3개 엽인 상엽(57), 중엽(58), 및 하엽(59)으로 산소를 전달한다. 좌측 1차 기관지는 2개의 2차 기관지(66) 또는 엽 기관지로 나뉘어 좌측 폐의 2개 엽인 상엽(60) 및 하엽(61)으로 공기를 전달한다. 2차 기관지는 3차 기관지(69)(분절 기관지라고도 함)로 더 나뉘며, 이들 각각은 기관지폐구역(bronchopulmonary segment)을 공급한다. 기관지폐구역은 결합 조직의 중격(도시되지 않음)에 의해 폐의 나머지 부분과 분리된 폐의 분할이다. 도 2에 도시된 바와 같이 3차 기관지(69)는 다수의 1차 세기관지(70)로 나뉘고, 이는 말단 세기관지(71)로 나뉘며, 이어서 이들 각각은 여러 개의 호흡 세기관지(71)를 생성하고, 이는 계속해서 2개 내지 8개의 폐포관(73)으로 나뉜다. 각각의 폐포관과 관련된 5개 또는 6개의 폐포낭(75)이 있다. 폐포낭은 여러 개의 폐포(74)로 구성된다. 폐포(74)는 폐에서 가스 교환의 기본 해부학적 단위이다. 도 2는 또한 세기관지 외부 및 세기관지 사이의 공간에 위치하고 있는, 말초에 위치한 종양(80)을 보여준다. 표적 종양(80)은 말초, 중앙, 또는 폐 또는 종격(mediastinum)의 림프절 또는 기도 벽 내에 존재할 수 있다.
폐암에는 비소세포 폐암(NSCLC)과 소세포 폐암(SCLC)의 두 가지 주요 유형이 있다. 비소세포 폐암은 폐암의 약 85%를 차지하며 다음을 포함한다: 미국에서 남성과 여성 모두에서 가장 흔한 형태의 폐암으로서 상피 조직의 선 구조(glandular structures)로부터 형성되며 일반적으로 폐의 말초 영역에서 형성되는 선암; 모든 폐암의 25%를 차지하며 보다 통상적으로는 중앙에 위치하는 편평 세포 암종; NSCLC 종양의 약 10%를 차지하는 대세포 암종. 본 발명의 초점은 세기관지 사이에서 말초적으로, 기관지 사이에서 중심적으로, 또는 림프절에서 발생할 수 있는 NSCLC를 치료하는 데 있다. 그러나, 본 명세서에 개시된 장치, 시스템 및 방법은 또한 폐의 다른 질병을 제거하거나 치료하기 위해서도 사용될 수 있다.
본 발명의 양태는 환자의 폐 종양을 치료하는 방법을 제공한다. 환자의 폐에서 관심 지점에 대한 경로가 생성된다. 단독 결절이 있는 대부분의 환자에서, 예를 들어 표적의 1 cm 내로 근위인 절제 에너지 전달 요소의 위치 지정에 적합한 표적으로 이어지는 기도가 CT에서 확인될 수 있을 것으로 예상된다. 미리 획득한 CT를 맵으로 사용하여 알려진 도구와 기존 도구를 이용하여 기관지경 검사의가 기도를 통해 가요성 기구를 삽입할 수 있다. 일 구현예에서, 확장된 작업 채널은 기도를 통해 폐로, 그리고 기도를 따라 관심 지점으로 진행된다. 확장된 작업 채널은 관심 지점에서 실질적으로 고정된 방향으로 배치된다. 앵커링 메커니즘은 채널의 안정성을 확보하기 위해 사용될 수 있다. 카테터는 확장된 작업 채널을 통해 폐의 표적 부위로 전진할 수 있다. 작업 채널은 예를 들어 전달 시스(delivery sheath)를 통한 또는 기관지경을 통한 루멘일 수 있으며, 이들 둘 모두는 조종 가능하거나 가이드와이어 루멘을 통합할 수 있다. 선택적으로, 전달 시스는 시스의 원위 단부 주변 조직의 초음파 이미지를 생성하는 기관지내 초음파 전달 시스일 수 있다. 표적 부위를 포함하는 폐의 일부는 폐색될 수 있고, 예를 들어 부분을 공급하는 기도를 폐색하고(예를 들어, 적어도 카테터 또는 전달 시스 상의 풍선과 같은 폐색 요소를 사용함) 폐 부분에 음압을 가함으로써 또는 본 명세서에 개시된 폐의 일부를 허탈로 만들기 위한 다른 수단에 의해 그의 상응하는 부피가 적어도 감소될 수 있다. 폐 부분의 공기 용적 감소를 확인하기 위해, 카테터 상의 전극을 사용하여 조직 임피던스 또는 위상을 측정할 수 있다. 표적 폐 부분의 완전한 허탈은 필요하지 않다. 실험적 관찰은 각각의 이극 임피던스에서 5 내지 20% 감소를 생성하는 표적 폐 부분의 공기 용적 감소가 효과적인 절제 에너지 전달을 용이하게 하는 목적에 충분하다는 것을 보여준다. 폐 조직은 카테터를 통해 고장성 식염수, 또는 기타 다른 유형의 생체적합성 전도성 염 또는 용액(예를 들어, 염화 칼슘, 염화 마그네슘, 탄산 나트륨, 염화 나트륨, 시트르산 나트륨, 수산화 나트륨, 또는 질산 나트륨 등)을 폐의 표적 부분으로 주입하고 카테터 상의 하나 이상의 전극으로부터 RF 에너지를 가함으로써 폐의 표적 부위에서 절제 카테터로 치료된다. 선택적으로, 하나 이상의 절제 카테터는 폐의 표적 부위에 전달될 수 있고 RF 회로는 제1 카테터 상의 전극(들)과 제2 카테터 상의 전극(들) 사이에 만들어질 수 있다. 본 발명의 본 구현예에서 RF 전극은 절제 에너지를 전달하는 데 사용된다.
확장된 작업 채널은 선택적으로 기관지경을 통해 또는 기관지경의 일부로서 환자 내에 배치될 수 있다. 확장된 작업 채널을 관심 지점에 배치하기 위해 전개가능한 가이드가 확장된 작업 채널 내에 배치될 수 있다. 생검 도구는 관심 지점으로 전진시킬 수 있다. 생검 확장된 작업 채널을 통해 도구를 전진시키기 전에, 전개가능한 가이드가 확장된 작업 채널로부터 제거될 수 있다. 대안적으로, 내비게이션 가이드 확장된 작업 채널은 Veran Medical 또는 superDimension™(Medtronic)이 제공하는 것과 같은 3-D 내비게이션 시스템과 함께 사용되거나, Intuitive Surgical 또는 Auris Health가 제공하는 것과 같은 로봇으로 전달되는 지관지경 작업 채널이 사용될 수 있다. 예를 들어, 내비게이션 기구(예를 들어, 본 발명의 카테터)는 섬유 브래그 격자(FBG) 센서와 같은 형상 센서로 적합화될 수 있다. 절제 카테터 내부의 이러한 형상 센서의 사용은 Ho et al.의 "FBG Sensor for Contact Level Monitoring and Prediction of Perforation in Cardiac Ablation"(Sensors 2012, 12, 1002-1013, 본 명세서에 참조로 포함됨)에 기재되어 있다. 폐 조직은 생검될 수 있다. 생검은 양성으로 확인되면, 폐 조직이 절제될 수 있다. 생검 도구는 철회되고 적어도 하나의 에너지 전달 요소를 포함하는 절제 카테터 또는 도구로 대체된다. 이 방법은 생검이 수행되는 동일한 장소에서 절제 카테터 또는 도구의 에너지 전달 요소의 배치를 용이하게 할 수 있다. 폐 조직을 치료하기 전에, 관심 지점에서의 절제 카테터의 배치는, 예를 들어 기관지경을 사용하여 시각적으로 확인하고 기도의 요소에 대하여 관심 지점을 식별할 수 있다. 폐 조직 또는 종양은 관심 지점에서 침투할 수 있다. 폐 조직의 효과적인 치료는, 예를 들어 절제 후 생검을 얻거나 절제 카테터 상의 전극 또는 센서를 사용하여 치료된 조직의 임피던스 또는 위상을 평가함으로써 확인할 수 있다.
적어도 7개 또는 8개, 그 이상일 수 있는 CT 스캐너의 현재 해상도로, 기도의 세대를 이미지화하고 평가할 수 있다. 이미징 해상도가 더 급속히 개선될 것이라고 믿을 만한 이유가 있다. 기관이 시작점이고 폐 실질 결절(pulmonary parenchymal nodule)이 표적 종점이면, 적절한 소프트웨어는 3차원 이미지 데이터 세트를 조사하고 표적에 인접한 기도를 통해 하나의 경로 또는 여러 개의 경로를 제공할 수 있다. 기관지경 검사의는 실제 또는 내비게이션 기관지경 검사 동안 이 경로를 따를 수 있으며 결절에 대한 올바른 기도 경로는 와이어, 기관지경 및 얇은 벽 중합체 튜브 또는 채널 또는 감지/내비게이션 기관지경 도구를 사용하여 신속하게 캐뉼러를 삽입할 수 있다.
액세스 채널이 배치되면, 식별된 종양을 생검하거나 절제하기 위해 다수의 프로브가 배치될 수 있다. 초박형 기관지경도 유사한 방식으로 사용될 수 있다. 내비게이션 기관지경 도구와 함께, 이러한 종류의 접근법을 사용하면 대부분의 말초 폐 병변을 파괴할 수 있다.
현재 이용가능한 광섬유 기관지경(FOB)은 조명 광섬유 번들 및 이미징 광섬유 또는 카메라를 가진다. 극소수의 "초박형" 기관지경을 제외하고는, 분비물과 혈액의 흡입, 국소 약제 및 세척액의 통과, 조직의 진단용 검색, 또는 치료 절차를 위한 채널이 또한 존재한다. 통상적인 진단용 기관지경은 5.0 내지 5.5 mm의 외경 및 2.0 내지 2.2 mm의 작업 채널을 갖는다. 이 구경 채널은 대부분의 세포학 브러시, 기관지 생검 겸자, 및 피복된 외경이 1.8 내지 2.0 mm인 경기관지 흡인 바늘을 허용한다. 외경이 3.0 내지 4.0 mm 범위이고 상응하는 더 작은 채널이 있는 더 작은 기관지경은 일반적으로 "P" 지정(소아과용)으로 제공되지만, 성인 기도에서 사용될 수 있다. 더 새로운 세대의 슬림형 비디오 및 광섬유 기관지경은 2.0 mm 작업 채널과 4.0 mm 외경을 갖는다. 이러한 기관지경의 단점은 광학 다발이 더 적기 때문에 더 작은 이미지 영역이 희생된다는 것이다. 초박형 기관지경은 일반적으로 3 mm보다 더 작은 외경을 갖는다. 예를 들어, Olympus 모델 BF-XP40 및 BF-XP160F(Olympus America, Center Valley, PA)는 2.8 mm의 외경 및 1.2 mm의 작업 채널을 갖는다. 적절한 구경의 특수 기구(예를 들어, 재사용가능한 세포학 브러시 및 겸자)는 조직 샘플링에 사용가능하다. 비디오 기관지경의 현재 세대는 모두 60 cm 작업 길이로 제작되어 있다. 이러한 기관지경은 전달 채널 또는 에너지 전달 카테터를 교환할 수 있는 가이드 와이어를 배치하기 위해 원위 기도에 접근하는 데 적합하다.
내비게이션 기관지경(NB)은 2가지 주요 단계인 계획 및 내비게이션으로 구성된다. 계획 단계에서는 사전에 획득된 CT 스캔을 활용하여 폐 내의 표적에 대한 경로를 표시하고 계획한다. 내비게이션 단계에서는 이러한 사전에 계획된 표적 및 경로가 표시되고 폐 내 깊숙이 내비게이션 및 접근을 위해 활용될 수 있다. 표적 NB에 도달하면 동일한 절차 내에서 다수의 애플리케이션을 모두 사용할 수 있다. 환자 흉부의 CT 스캔은 환자의 기도를 다수의 3D 이미지로 재구성하는 독점 소프트웨어로 로딩된다. 의사는 이러한 이미지를 활용하여 표적 위치를 표시하고 폐 내의 이러한 표적 위치에 대한 경로를 계획한다. 계획 단계에서 생성된 계획된 경로 및 실시간 안내를 사용하여, 의사는 감지된 프로브와 확장된 작업 채널을 원하는 표적 위치(들)로 내비게이팅한다. 원하는 위치에 도달하면, 의사는 확장된 작업 채널을 제자리에 고정하고 감지된 프로브를 제거한다. 확장된 작업 채널은 기관지경 도구 또는 카테터용 표적 결절에 대한 접근을 제공한다.
표적 폐 조직의 일부에서의 공기 용적 감소
폐는 도 1에 도시된 바와 같이 우상엽(57), 우중엽(58), 우하엽(59), 좌상엽(60), 및 좌하엽(61)을 포함하는 5개의 엽으로 나뉜다. 이 엽들은 결국 세그먼트로 나뉜다. 각각의 엽 또는 세그먼트는 일반적으로 자율적이며 자체 기관지 및 폐동맥 가지를 수용한다. 엽 또는 세그먼트를 공급하는 기도가 일방향 판막으로 폐색되거나 폐색기로 폐색되어 공기가 빠져나오면 용적이 허탈이 되거나 감소하여 폐의 나머지 부분에서 가해지는 압력에 의한 국소 조직 압박을 야기한다. 종양에 취약한 신체의 대부분의 조직과 달리, 폐 조직은 본질적으로 매우 유연하고 압축가능하며 궁극적으로 허탈가능하다. 무기폐(atelectasis)는 폐, 엽 또는 폐의 일부의 완전한 또는 부분적인 허탈을 지칭한다. 기도가 차단되면 폐의 해당 표적 부분에 전달되는 음압이 없거나 감소된다. 따라서, 인접한 부분 또는 세그먼트는 이를 압축하고 갇힌 공기를 제거한다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 차단 장치(예를 들어 풍선) 내 루멘을 통해 진공 흡입을 가할 수 있다. 진공을 사용하여 표적 폐 부분에서 공기를 추가로 제거할 수 있다. 결과적으로, 추가의 또는 더 효과적인 허탈이 달성될 수 있다. 본 발명의 목적을 위해 어구 "폐의 일부를 허탈로 만드는"은 상응하는 공기 용적을 압축 또는 감소시키거나 폐의 일부를 수축시키는 것을 지칭하며 완전한 허탈을 반드시 의도하는 것은 아니다. 더 많은 공기가 없으면, 주머니가 수축한다. 일부 경우에 측부 환기(collateral ventilation)가 허탈이 된 세그먼트를 다시 부풀릴 수 있음이 이해되지만 열 축적과 지속적인 흡인으로 인해 수축하는 조직이 표적 부위의 재팽창을 적어도 부분적으로 극복할 수 있음이 예상된다. 풍선은 팽창될 때 표적 기도에 대한 입구를 밀봉하는 데 사용될 수 있다. 풍선을 통한 루멘이 추가적인 진공 흡인을 제공하는 데 사용될 수 있다.
폐 순응도는 폐의 중요한 특성이다. 다양한 병리가 순응도에 영향을 미친다. 특히 암 절제와 관련된 관찰은 다음과 같다: 섬유증은 폐 순응도의 감소와 관련이 있고; 폐기종/COPD는 폐포 및 탄성 조직의 손실로 인해 폐 순응도의 증가와 관련이 있을 수 있으며; 폐 계면활성제는 물의 표면 장력을 감소시켜 순응도를 증가시킨다. 폐포의 내부 표면은 유체의 얇은 층으로 덮여 있다. 이 유체 내 물은 높은 표면 장력을 가지며 폐포를 허탈로 만들 수 있는 힘을 제공한다. 이 유체 내 계면활성제의 존재는 물의 표면 장력을 붕괴시켜 폐포가 안쪽으로 허탈이 될 수 있는 가능성을 감소시킨다. 폐포가 허탈이 되면 그를 여는 데 상당한 힘이 필요할 것이며, 이는 순응도가 극적으로 감소한다는 것을 의미한다. X-선 상에서 볼 수 있는 폐 영역의 허탈로 임상적으로 정의되는 무기폐는 일반적으로 바람직하지 않다. 그러나, 국소 폐 허탈은 폐기종의 치료, 및 저자가 제안한 바와 같이 표적 폐암 절제에 도움이 될 수 있다. 종양 절제 동안 표적 종양을 함유하는 표적 폐 부분의 허탈 또는 공기 용적 감소의 이점은 다음을 포함할 수 있다: 종양을 둘러싸는 기도 내에 배치된 전극은 종양에 더 가까이 끌어당겨져 절제 에너지의 집중을 개선하거나 종양의 절제 효능을 증가시킬 수 있고; 공기는 기도에 의해 공급되는 허탈, 또는 수축 폐 조직으로부터 제거되어 절제 에너지의 전달 및 열 전파를 더 효율적으로 만들 것이며; 세그먼트의 허탈은 국소 저산소성 폐 혈관수축을 유발하는 저산소증 및 대사 냉각을 감소시키고 열 에너지의 효율적인 이용을 개선하는 폐 세그먼트의 허혈(ischemia)을 야기할 수 있고; 고장성 식염수와 같은 관주액의 확산은 표적 부위에 국한될 수 있어서 대부분 표적 부위에 가상 전극 절제 결과를 제공할 수 있다. 그러나, 완전한 폐, 폐엽 또는 폐 세그먼트 허탈은 본 발명이 반드시 의도하는 것은 아니다. 카테터에 대한 진공 적용을 통한 기관지 공기 용적 감소는 통상적으로 RF 전극과 기관지 벽 사이의 전기적 접촉을 개선하는 데 충분하다. 이는, 결과적으로, 안전성을 증가시키고 관주액의 증발(과열로 유발됨) 또는 인접한 조직으로의 부주의한 확산에 의해 유발될 수 있는 에너지 전달의 비효율성을 감소시키며, 조직과의 전극 접촉은 더 일관되거나 더 넓은 접촉 표면적을 가질 수 있다. 또한, 고주파 전기 에너지와 같은 절제 에너지는 컴퓨터 제어 절제 콘솔에 의해 전달될 수 있고, 폐 부분을 허탈로 만들면 접촉 안전성 및 조직과 전극(들) 사이의 압력을 증가시켜 온도 제어 절제 성능을 개선할 수 있다. 예를 들어, 허탈 또는 수축 기도에서, 전극(들) 내에 또는 그 상에 배치된 온도 센서(들)은 RF 전력, RF 전력 램프 업 슬로프, 또는 지속기간과 같은 에너지 전달 파라미터를 제어하는 데 사용되는 컴퓨터 제어 절제 콘솔에 더 정확한 온도 피드백을 제공할 수 있으면서, 증가된 접촉 안정성 및 압력은 온도 센서(들)가 전극 주위 조직의 온도를 더 정확히 나타낼 수 있도록 열 및 전기 전도도의 안정성을 증가시킬 수 있다. 결과적으로, 표적 폐 조직 및 종양에 전달되는 절제 에너지는 최적화될 수 있고 표적 조직의 온도는 효과적이고 안전한 방식으로 의도된 온도 설정점까지 가열될 수 있다.
기도의 형태 및 기도에 의한 공기 공급에 의해 정의되는 폐의 하나의 엽 또는 세그먼트 또는 다른 섹션에서의 공기 용적 감소는 불완전한 엽간 균열 및 부분적으로 손상되고 파괴된 폐를 갖는 환자에서 일반적인 측부 엽간 환기에 의해 방해받을 수 있다. 세그먼트 또는 옆 허탈의 대안적인 방법은 폐 조직을 가열하거나 화학물질, 포말 또는 뜨거운 증기를 세그먼트 또는 표적 엽에 주입하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 엽 또는 세그먼트와 같은 포함된 공간에 뜨거운 증기를 주입하면 공간이 허탈 상태가 된다. 폐의 성질은 세그먼트가 허탈이 될 때 가압된 인접한 세그먼트가 폐를 압축하고 허탈된 공간에 의해 비워진 용적을 채우도록 하는 것이다. 기관지경 및 기관지경 전달 도구를 사용하여 측부 공기 경로를 갖는 폐의 부분을 허탈로 만들거나 부분적으로 허탈로 만드는 기술은 예를 들어 미국 특허 US7412977 B2에 기재되어 있다. 부분 폐 허탈, 구체적으로 상엽의 허탈은 진행된 폐기종에서 폐 축소 수술의 결과를 모방하기 위해 이전에 제안되었지만, 종양의 열 절제(예를 들어 RF)를 향상시키기 위해 제안되지 않았다. 제안된 기술은 다음을 포함한다: 폐색기 및 밸브, 스팀(예를 들어, 열), 포말, 및 기도로의 접착제 주입. 스프링 또는 와이어 코일을 사용하는 폐 부분의 머신적 압축도 제안되었다. 이러한 모든 방법은 종양이 CT 상에 위치하고 악성으로 확인된 임의의 엽 또는 세그먼트에서 암 요법을 위해 수정되고 채택되는 것으로 구상될 수 있다. 위에 언급한 바와 같이, 부분적 폐 또는 폐 영역 허탈은 본 발명을 성공적으로 구현하는 데 필요하지 않다. 목표는 기관지 공기 용적을 감소시켜 전극-조직 접촉을 향상시키는 것이다.
궁극적으로 전체 폐는 독립적인 폐 환기 기술을 사용하여 일시적으로 허탈될 수 있다. 폐는 2개의 1차 기관지 폐쇄장치가 있는 별도의 기관내 관으로 삽관 및 환기된다. 견디기에 충분히 건강한 환자는 반대쪽 폐가 허탈되어 수술을 받는 동안 한쪽 폐만의 머신적 환기를 사용하여 호흡할 수 있다. 전극은 폐를 수축하고 허탈로 만들기 전에 배치될 수 있다. 이 경우 측부 환기는 폐를 허탈로 만드는 조작자의 능력에 큰 영향을 미치지 않을 것이다.
표적 폐 부분의 공기 용적을 감소시키면 RF 절제 병변 치수를 향상시켜 종양 절제를 용이하게 하는 다른 이점을 제공할 수 있다. 폐의 기도 내의 공기는 열 전도체 및 전기 전도체가 매우 불량하다. (예를 들어, 기류를 폐색함으로써 또는 본 명세서에 기재된 다른 방법으로) 기도를 허탈로 만들면 기도가 수축하고, 이는 이전에 통기된 조직을 통한 RF의 투과성을 향상시킨다. 따라서 본 발명자들은 기관지내 카테터와 같은 장치와 조합된 전극을 통해 개선된 에너지 전달을 용이하게 하는 수단으로서 표적 폐 부분의 공기 용적을 감소시키는 것을 제안한다. 풍선(예를 들어, 액체 또는 공기로 채워짐), 다른 공간 폐색기, 전개가능한 밸브, 주입된 증기, 팬, 접착제 주입, 또는 스텐트는 기도를 폐색하여 표적 종양을 둘러싸거나 그 옆에 있는 특정 폐 부분의 공기 용적을 줄이는 데 사용될 수 있다. 풍선은 예를 들어 기도의 일부를 폐색하는 데 사용될 수 있고 기도가 차단되면 혈액은 폐포 내의 기체를 흡수하여 공기 용적을 감소시킨다. 대안적으로, 갇힌 공기는 카테터의 루멘을 통해 진공 압력을 사용하여 흡입될 수 있다. 흡입은 원하는 수축 또는 허탈 수준에 따라 30초 내지 10분 동안 적용될 수 있다. 기도에 공기가 없으면 폐포는 수축한다. 일부 경우에, 혈액, 유체 및 점액은 이전에 통기된 공간을 적어도 부분적으로 채워 공간이 RF 에너지와 열을 더 효과적으로 전도할 수 있게 한다.
또한, 세그먼트의 허탈은 폐의 국소 저산소성 혈관수축을 야기하는 저산소증을 야기한다. 폐의 표적 부위로의 혈류 감소는 낮은 혈액 속도 및 대사 냉각과 열 에너지의 더 효율적인 활용으로 이어진다.
기도를 폐색하고 조직을 절제하도록 구성된 카테터로 폐의 표적 부분을 허탈로 만드는 것을 포함하는 폐 종양 절제의 절차적 방법은 다음 단계를 포함할 수 있다: (예를 들어, CT와 같은 의료 이미징 기술을 사용하여) 폐에서 표적 종양의 위치를 식별하는 단계; 내비게이션 기술로 의료 이미지를 정합화하여 3D 내비게이션 맵을 생성하는 단계; 선택적으로 3D 내비게이션 또는 전자기 내비게이션 어시스턴스를 사용하여 표적 폐 부분 근처의 근위 말단을 배치하는 환자의 기도를 통해 기관지경을 전달하는 단계; 종양 위치를 확인하기 위해 생검을 하는 단계; 기관지경, 폐색-절제 카테터 및 기관지내 관 루멘에 윤활제를 바르는 단계; 기관지경 작업 채널을 통해 폐색-절제 카테터를 배치하는 단계; 선택적으로 가이드와이어 상에 카테터를 전달하는 단계를 포함하는, (예를 들어 표준, 가상 또는 내비게이션 기관지경에 의해) 절제 전극을 가능한 한 종양에 가깝게 내비게이팅하는 표적 부위로 카테터의 원위 부위를 조종하는 단계; 선택적으로 전극으로부터 측정된 임피던스, 이미징 또는 EM 내비게이션을 사용하여 전극 위치 또는 접촉을 확인하는 단계; 선택적으로 절제 부위에 근위인 기도에 폐색 풍선을 위치시키는 단계; 기관지경의 렌즈로 시각화하면서 폐색 풍선을 부풀리는 단계; 선택적으로 공기가 흡수됨에 따라 폐의 표적 부분의 공기 용적 감소를 가능하게 하거나 본 명세서에 개시된 바와 같은 다른 기관지 공기 용적 감소 단계를 적용(예를 들어, 표적 폐 영역으로부터 공기를 제거하기 위한 흡입을 적용함)하는 단계; 선택적으로 조직의 전기 임피던스(예를 들어, RF 전극(들)과 접지 패드 사이, 또는 이극 RF 전극 사이)를 모니터링하는 단계-여기서, 안정적이고 일관된 임피던스는 감소된 기관지 공기 용적을 표시하며, 따라서 전극(들)과 더 큰 조직 접촉을 만듦(예를 들어, 저자가 수행한 연구에서 기관지 공기 용적이 감소되었을 때 임피던스가 약 24% 내지 38% 떨어졌음)-; 전극(들)을 관주하거나 표적 폐 부분으로 전도성 유체를 주입하는 단계; 전극(들)을 통해 컴퓨터-제어 절제 에너지를 표적 조직으로 전달하는 단계; 선택적으로 카테터를 통해, 또는 기관지경을 통해 폐 부분에 남아 있는 유체를 제거하는 단계; 폐색 풍선을 수축시키고 환자로부터 카테터를 제거하는 단계; 필요한 경우 치료될 수 있는 출혈 또는 수포의 징후가 있는 경우 치료된 기도를 시각화하는 단계. 선택적으로, 후속 위치에 절제 전극을 이동시켜 상이한 위치에서 후속 절제가 이루어질 수 있다. 이전에 허탈된 경우, 폐 부분이 허탈된 동안 전극을 재배치하기 어려운 경우 절제 전극을 이동시키기 전에 폐 부분을 부풀려야 할 수 있다. 일부 상황에서, 수축된 폐 부분을 유지하고 전극(들)을 재배치하는 동안 전도성 유체를 선택적으로 주입하는 것이 가능할 수 있다. 선택적으로, 성공적으로 절제되었는지 여부 또는 후속 절제가 적용되는지 여부를 결정하기 위해 CT를 사용하여 나중에 종양의 위치를 찾아내기 위해 종양 내에 또는 그 주위에 신탁(fiduciary) 마커를 배치할 수 있다.
도 18a 및 18b는 동물 연구 동안 폐의 CT 이미지의 예시이며, 다양한 정도의 기관지 공기 용적 감소가 있었던 상황의 예를 보여준다. 도 18a에서, 진공 흡입은 기관지 공기 용적을 상대적으로 감소시키는 데 덜 효율적이었다. 결과적으로, 백색 불투명 구역(800)(이는 기관지 공기의 제거에 의해 영향을 받는 폐 조직의 용적을 나타냄)은 크기가 제한되고, RF 전극(234)을 둘러싼 공간에만 집중된다. 이 관찰은 카테터 이극 임피던스(근위 전극(237)과 RF 전극(234) 사이에 측정됨 - 도 4a 참조)의 상대적 강하와 매우 잘 연관된다. 기준선에서, 카테터 진공 흡입의 적용 전에, 이극 임피던스는 590 Ω이었다. 진공 흡입 적용 후, 이극 임피던스는 변화하지 않고 590 Ω으로 유지되었다. 반대로, 도 18b는 카테터 진공 흡입이 기관지 공기 용적 감소에 더 성공적이었던 상황을 보여준다. 결과로서, 백색 불투명 구역(800)은 확산되어 카테터 RF 전극(234) 주위의 더 큰 구역을 둘러싼다. 이 관찰도 카테터 이극 임피던스에서 측정된 변화와 잘 연관된다. 기준선에서, 흡입 전에, 이극 임피던스는 670 Ω으로 판독되었다. 진공 적용 후, 이극 임피던스는 400 Ω으로 떨어졌으며, 이는 기준선으로부터 40% 강하를 나타낸다. 5 내지 50% 범위의, 기준선으로부터의 이극-임피던스 강하는 통상적으로 기관지 벽과 RF 전극(234) 사이의 개선된 전기 접촉을 지원하기에 충분하다. RF 전극과 표적 기관지 벽 사이의 전기 접촉 품질을 추가로 개선하기 위해, RF 전달 전에 소량의 고장 식염수가 방출된다. 예를 들어, 도 18a 및 18b에 예시된 경우에, 23.4% 고장성 식염수를 5초의 기간 동안 5 ml/min의 속도로 방출하면 카테터 이극 임피던스가 각각 140 Ω 및 130 Ω으로 감소했다. 바람직하게는, 본 발명의 범위를 제한하지 않으면서, RF 에너지의 전달 전에, 이극 임피던스는 300 Ω 미만으로 감소되어야 한다. 표 1에 도시된 바와 같이, 개선된 RF 전극 접촉을 초래하는 더 큰 기관지 공기 용적 감소(도 18b)는 더 큰 절제 용적을 생성했다(표 1에 너비_1, 너비_2, 및 길이로 열거됨). 증가된 절제 용적은 더 큰 기관지 공기 용적 감소의 유일한 결과가 아니었다. 국소 혈액 및 공기 유량 조건의 결과일 가능성이 있는 증가된 고장성 식염수 유량은 더 큰 가상 RF 전극을 생성했다. 더 큰 가상 RF 전극은 예상대로 더 큰 절제 구역의 형성에 기여했다.
| 전력 [W] |
임피던스 [Ω] |
온도 [C] |
HS 평균 유량 (ml/min) |
RF 기간 (min) |
너비 1 [mm] |
너비 2 [mm] |
길이 [mm] |
|
| 도 18a | 67 | 92 | 84 | 0.5 | 6 | 24 | 23 | 15 |
| 도 18b | 67 | 79 | 90 | 2.5 | 6 | 44 | 31 | 39 |
표적 폐 부분으로의 전도성 유체의 전달
전도성 유체는 절제 에너지를 향상시키기 위해 폐의 표적 부분의 기도로 (예를 들어, 절제 카테터의 루멘을 통해) 전달될 수 있다. 전도성 유체의 전달은 더 큰 용적의 조직을 절제함으로써 기관지내 폐 종양 절제를 향상시키기 위한(예를 들어, 직경 1.5 cm 이상의 절제) 고장성 식염수(예를 들어, 5% 내지 30% 범위의 농도를 갖는 고장성 식염수)의 용적 주입일 수 있다. 다른 전도성 유체가 사용될 수 있다. 예를 들어, 염화 칼슘, 염화 마그네슘, 또는 수산화나트륨과 같은 여러 생체적합성 전도성 수용액(예를 들어, 그 자체로 생체에 치명적이거나 독성이 없는 전도성 용액)이 사용될 수 있다. 이러한 용액은 10% 이상의 부피 농도에서 2 내지 35 Ω·cm 범위, 바람직하게는 4 내지 14 Ω·cm(전도도로 표현하면 70 내지 225 mS/cm) 범위의 전기 저항을 가지며, 고주파 전류의 효과적인 전도를 지원하기에 충분히 낮다. 오스몰농도는 이러한 수용액의 중요한 특성이며, 다음과 같이 계산할 수 있다:
식에서 n은 각각의 용질 분자로부터 해리되는 입자의 수이다. 예를 들어, 다양한 용액의 오스몰농도는 다음과 같이 결정될 수 있다.
1) 23.4 부피%의 NaCl(분자량 58.44 g/mol) 용액의 경우 몰농도는 다음과 같다: 23.4 g/100 ml / 58,44 g/mol= 0.4 mol/ 100 ml = 4 mol/L
NaCL이 Na+ 및 Cl-로 해리되는 것을 고려하면, n=2가 된다. 따라서 오스몰 농도는 다음과 같다: Osm= 4 mol/l *2= 8 Osm/L
2) 10 부피%의 CaCl2(분자량 110.98 g/mol) 용액의 경우 몰농도는 다음과 같다: 10 g/100 ml / 110.98 g/mol = 0.09 mol/100 ml = 0.9 mol/L
CaCl2가 Ca2 + 및 2Cl-로 해리되는 것을 고려하면, n=3이 된다. 따라서 오스몰농도는 다음과 같다: Osm= 0.9 mol/l * 3= 2.7 Osm/L
더 높은 오스몰농도 용액이 선호될 수 있다. 식염수 용액의 이론적인 오스몰농도 계산에서 삼투 계수 φ = 1이다.
선택적으로, 전도성 유체는 높은 점도를 가질 수 있거나 낮은 점도 상태로 표적 부위에 주입되고 신체의 표적 부위에서 더 높은 점도 상태로 전이될 수 있다. 예를 들어, NaCl과 같은 이온성 염 또는 상기에 열거된 것들과 같은 기타 다른 것은, 역상 전이 중합체 및 물과 혼합될 수 있으며, 이는 체온 미만에서 체온으로 전이될 때 더 높은 점도로 전이될 수 있다. 적절한 특성을 갖는 중합체는 폴리에틸렌 글리콜로 이루어지는 블록 코폴리머 PLGA-PEG-PLGA와 같은 중합체일 수 있으며, 이는 FDA-승인 폴리 락틱-코-글리콜산에 의해 양쪽 말단이 공유 에스테르화된다. 중합체의 다른 예는 폴리에틸렌 글리콜, 알부민, 실크, 울, 키토산, 알지네이트, 펙틴, DNA, 셀룰로스, 폴리시알산, 수지상 폴리리신, 폴리(락틱-코-클리콜)산(PLGA), 젤란, 다당류 및 폴리아스파르트산, 및 이의 조합을 기반으로 할 수 있다. 혼합물은 중합체의 더 높은 점도 특성을 추가하면서 고장성 식염수 염기의 높은 전기 전도도를 보존하도록 설계될 수 있다. 이러한 방식으로, 전도성 유체의 확산에 대한 더 우수한 제어를 확고히 할 수 있다. 중합체는 생분해성, 생체적합성 또는 생체흡수성일 수 있다. 이온성 성분은 예를 들어 M+X- 또는 M2+Y2-를 포함할 수 있으며, 여기서 M은 Li, Na, K, Rb, Cs과 같은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속에 속하고, X는 할로겐, 아세테이트 및 M+에 대해 상대 원자가가 등가인 다른 것을 나타내며, Y는 X2 또는 혼합된 할로겐, 아세테이트, 카보네이트, 설페이트, 포스페이트 및 M2+에 대해 상대 원자가가 등가인 다른 것뿐만 아니라, 포름산, 글리콜산, 락트산, 피로피온산, 카프로산, 옥살산, 말산, 시트르산, 벤조산, 요산 및 이들의 상응하는 짝염기일 수 있다. 전도성 유체는 조직 치유 또는 암성 세포의 추가 치료, 또는 방사선불투과성 조영제를 돕기 위한 약제(예를 들어, 항암제 또는 항생제)와 같은 성분을 추가로 포함할 수 있다. 주입되는 부피는 표적 기도를 넘어 폐포 및 폐 실질(parenchyma) 내로 주입하기에 충분할 수 있다. 이는 전달된 절제 에너지(예를 들어, RF 또는 마이크로파)를 전극 접촉 면보다 더 많은 조직으로 전도함으로써 달성되며, 따라서 사실상 유효 전극 크기를 증가시키고(즉, 가상 전극을 생성함) 조직과의 전기 접촉을 더 안정적이고 일관되게 생성한다. 고장성 식염수, 또는 상기에 열거된 다른 것과 같은 전도성 유체는 또한 식염수에서 손실되는 전력이 적고 조직에 더 많이 전달되므로 절제 에너지 전달을 더 효율적으로 만들 수 있다. 고장성 식염수는 상당히 증가된 전기 전도도를 가져 접촉 임피던스가 더 낮기 때문에 생리 식염수와 비교하여 고장성 식염수에서 손실되는 전력이 적다. 고장성 식염수에서 손실되는 전력이 적기 때문에, 끓는점에 도달할 가능성이 낮다. 따라서, 감소된 기관지 공기 용적을 갖는 폐 부분에서 고장성 식염수로 생성된 절제는 차르 형성을 나타내지 않지만 더 큰 병변을 생성하는 경향이 있다. 전도성 유체의 주입은 주입 및 선택적으로 수반되는 유체의 수축과 선택적으로 전극(들) 주위의 표적 폐 부분의 허탈과 함께 본 명세서에 기재된 방법 및 장치로 수행될 수 있다. 폐 부분을 허탈로 만들기 위해 폐의 표적 부분을 폐색하고 관주 전극으로 절제하도록 구성된 장치(20)의 예는 표 4a에 도시되어 있으며 적어도 하나의 관주 포트(235)가 있는 적어도 하나의 전극(234)를 포함한다. 표 1에 도시된 바와 같이, 도 18b에 기재된 6분의 RF 전달 유량 동안 더 큰 고장성 식염수 유량은 더 큰 절제 용적을 초래하였다. 도 17 및 관련 텍스트에 제시된 바와 같이, RF 전달 동안 고장성 식염수의 유량은 본 발명의 알고리즘 양태에 의해 제어된다. 알고리즘이 고장성 식염수의 전체 양을 최적화하는 것을 의도하지만, 폐암 치료에 적합한 크기의 절제 용적을 생성하기 위해서는 최소량이 필요하다. 예를 들어, 본 발명의 범위를 제한하지 않으면서, 도 18a에 기재된 경우로부터 0.5 ml/min의 낮은 유량은 더 작은 절제 용적을 초래하였다. RF 전달 동안 0.2 내지 0.5 ml/min을 초과하는 유량을 달성하는 것이 바람직하다. 최댓값(예를 들어, 약 15 ml/min의 최댓값)을 초과하는 고장성 식염수 유량은 식염수가 RF 에너지를 비효율적으로 소산하는 지점에 도달할 것이기 때문에 더 큰 절제 용적을 초래하지 않을 수 있다. 따라서, 도 17a의 알고리즘은 최댓값 아래이지만 상기에 기재된 최솟값을 초과하는 전체 용적을 유지하도록 고장성 식염수 유량을 최적화할 것이다. 0.2 내지 5 ml/min 범위, 바람직하게는 1.5 내지 2.5 ml/min 범위의 고장성 식염수 유량이 충분히 큰 절제 용적을 생성하는 데 효과적일 것이라고 예상된다. 치료 세션 동안 유지되는 전도성 유체의 평균 유량은 0.1 내지 15 ml/min 범위일 수 있다.
동물 실험은 고장성 식염수를 기도로 주입하는 단계와 고주파를 통해 기도로 열 에너지를 전달하는 단계의 조합이 절차 후 2주에 촬영한 CT 스캔에서 볼 수 있는 바와 같이 조직 사멸의 인상적인 효과가 있음을 보여주었다. 일부 이전 연구는 고장성 식염수가 부착 분자와 라미닌 발현을 억제함으로써 내피에 대한 종양 세포 부착을 상당히 완화할 수 있음을 보여주었다. (Shields CJ1, Winter DC, Wang JH, Andrews E, Laug WE, Redmond HP. Department of Academic Surgery, Cork University Hospital and National University of Ireland, Wilton. Hypertonic saline impedes tumor cell-endothelial cell interaction by reducing adhesion molecule and laminin expression. Surgery. 2004 Jul;136(1):76-83.) 이는 수술 시 떨어져 나온 종양 세포의 전이 거동을 중단시킬 수 있다. 다른 연구자들은 세포의 세포자멸사(apoptosis)를 촉발하기 위해 식염수를 사용하는 유사한 연구를 보고하였다. 연구자들은 암세포를 죽이기 위해 염을 사용하는 연구를 하였다. 이들은 암 세포에 염을 주입하여 암 세포를 자멸시키는 기술을 개발하였다. (Busschaert, N., Park, S., Baek, K., Choi, Y., Park, J., Howe, E., Hiscock, J., Karagiannidis, L., Marques, I., Felix, V., et al (2017). A synthetic ion transporter that disrupts autophagy and induces apoptosis by perturbing cellular chloride concentrations. Nature Chemistry, 9(7), 667-675.) (Ko, S., Kim, S., Share, A., Lynch, V., Park, J., Namkung, W., Van Rossom, W., Busschaert, N., Gale, P., et al (2014). Synthetic ion transporters can induce apoptosis by facilitating chloride anion transport into cells. Nature Chemistry, 6(10), 885-892.) 불행하게도, 세포가 암성이 될 때, 세포막을 가로질러 이온을 수송하는 방식이 세포자멸사를 차단하는 방식으로 바뀐다. 그러나, 온도 상승은 고장성 식염수(HTS)의 확산성을 증가시켜 HTS를 세포로 수송하는 능력이 증가시킬 수 있으며, 가열된 HTS 또는 다른 식염수의 주입은 종양 세포를 사멸시키는 유익한 효과를 가질 수 있는 잠재성이 높은 방향일 수 있음을 예상해야 한다. 위에 논의된 바와 같이, 다른 생체적합성, 전도성 수용액이 사용될 수 있다. 더 높은 오스몰농도는 세포막을 가로지르는 이온의 더 우수한 확산을 지원할 것이다.
고온 고장성 식염수(HTS), 또는 위에 논의된 것들로부터의 임의의 다른 고온 용액은, 세포에 대해 HTS를 수송하기 위한 삼투 또는 확산에서 더 우수한 성능을 가지며, 세포 탈수의 촉진을 증가시킬 수 있다. 세포외 염도가 증가하면 인접한 세포 내로부터 물 함량이 손실된다. 결과적으로, 고온 HTS는 RF 에너지 전달에 의해 생성된 세포 건조 효과를 강화한다. 이에 비해, 50 W로 구동되고 높은 관주 속도(30 ml/min)로 실온 식염수로 관주된 표준 기성품 절제 카테터(ThermoCool)로 수행된 연구는 훨씬 더 적은 세포 사멸을 초래하였다. 농도가 5% 초과, 예를 들어 10%인 HTS는 표적 공간으로 주입될 수 있고, 그런 다음 RF 전류가 이를 통해 조직으로 이동함에 따라, 카테터의 원위 부위에 위치한 전극에 의해 특정 온도, 예를 들어 60°C 내지 115°C 범위의 온도까지 도달한다. 대안적으로, 폐의 격리된 부분은 카테터 상의 관주 포트로부터 직접 가열된 HTS로 관주될 수 있다. 그에 따라 격리된 부분은 적어도 2분의 기간 동안, 또는 30초 내지 30분 범위의 기간 동안 열 및 HTS에 노출될 수 있고, 그 후 HTS 및 국소 영역은 전극을 차단하거나, 실온 식염수로 관주하거나 교체함으로써 냉각시킬 수 있거나, 관주 포트로부터 직접 비워질 수 있다. 절차는 원하는 절제 결과가 달성될 때까지 반복될 수 있다. 온도 상승은 HTS의 확산을 증가시켜 HTS를 세포로 수송하는 능력을 증가시킬 수 있으며, 가열된 HTS 또는 다른 식염수의 주입은 종양 세포를 사멸하는 유익한 효과를 가질 수 있는 잠재성이 높은 방향일 수 있음을 예상해야 한다.
도 19a 및 19b는 동물 연구로부터 절개된 폐 조직의 이미지이고, 고장성 식염수 주입 및 RF 에너지 적용의 결과로서 폐 조직에서 괴사 발생의 예를 보여준다. 도 19a는 10분 동안 3 ml/min의 속도로 23.4% 고장성 식염수 주입의 경우를 보여준다. RF 에너지는 적용되지 않았다. 고장성 식염수는 동물의 좌측 하부 폐로 전달되었다. 동물은 1개월 동안 생존하였다. 이어서 조직병리학을 수행하였다. 도 19a에 도시된 육안 병리학 뷰는 크기가 약 0.5 mm인 괴사 반점(805)을 나타낸다. 괴사 반점(805)은 주입 후 다소 급격하게 더 커졌을 가능성이 있지만, 그런 다음 1개월의 과정에 걸쳐 동물 신체에 점차적으로 재흡수되었다. 이 동물에서 언급된 안전성 문제에 관한 사항은 없었다. Na과 같은 혈액 전해질 수준은 절차 전 기준선에 대해 변화가 없었다. 혈압 및 다른 바이탈은 모두 정상이었다. 고배율 조직병리학에서 박테리아 콜로니가 관찰되지 않았다. 그러나, 작은 괴사 반점의 존재는 잠재적인 고장성 식염수의 치료 효과를 나타낸다. RF 에너지의 전달과 조합될 때, 고장성 식염수의 치료 효과는 증가한다. 예를 들어, 도 19b에 도시된 바와 같이, RF 에너지 및 고장성 식염수의 조합된 효과는 도 19a의 크기의 약 10배인 약 5 mm의 괴사 구역(806)을 초래했다. 도 19a에서와 동일한 양의 23.4% 고장성 식염수가 도 19b의 경우에 우측 하부 폐로 전달되었다. 10분 동안 3 ml/min의 동일한 유량이 사용되었다. 또한, 식염수 전달 기간 동안 90초 동안 10 W의 전력이 적용되었다. 도 19a에서와 동일한 동물이 치료되었다. 따라서, RF 에너지 및 고장성 식염수 주입의 조합된 효과는 괴사 구역을 증가시켜 종양과 같은 폐의 조직을 절제할 때 치료 결과를 증가시킬 수 있다.
전도성 유체, 예를 들어 HTS의 조성은 열 전도도 또는 HTS의 점도가 조정될 수 있도록 조정가능할 수 있다. 예를 들어, 전도성 유체 공급원은 폐의 표적 부위로 주입되는 전도성 유체의 특성을 조정하기 위해 조합될 수 있는 다수의 공급원을 포함할 수 있다. 소프트웨어 구동 컨트롤러는 조합된 유체를 절제될 표적 부위에서 폐의 자연 기도로 주입하기 전에 또는 주입하는 동안 다수의 공급원을 사전결정되거나 자동으로 결정된 비율로 혼합하도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, 개별 펌프는 다수의 공급원 각각의 원하는 양을 선택적으로 취하기 위해 제어된 속도 및 기간으로 활성화될 수 있다. 다수의 유체는 조합된 유체를 장치를 통해 표적 부위로 전달하기 전에 혼합 챔버로 펌핑될 수 있거나, 동시에 또는 순차적으로 표적 부위로 직접 전달될 수 있다. 다수의 공급원 비율의 자동적인 결정은 센서, 예를 들어 장치의 원위 부위에 위치한 센서로부터의 입력을 사용하여 컨트롤러에 의해 계산될 수 있다.
대안적으로, 다양한 염도를 갖는 식염수와 같은 다양한 특성을 갖는 유체의 다수의 공급원이 제공될 수 있고, 컨트롤러는 용액을 혼합하지 않고 관주를 위해 끌어올 공급원을 선택할 수 있다. 컨트롤러는 절제 절차 내의 시간 또는 환자에게 전달되는 유체의 총 누적 부피 또는 임피던스 또는 온도와 같은 센서로부터의 피드백에 기초하여 유체 공급원을 선택할 수 있다. 일 예에서, 제1 공급원은 고장성 식염수(예를 들어, 10% 초과, 15% 초과, 20% 초과, 약 23.4%의 염도를 갖는 식염수)를 함유할 수 있고 제2 공급원은 더 낮은 염도(예를 들어, 0.9%)를 갖는 식염수를 함유할 수 있다. 제1 공급원은 절제 절차의 초기 기간 동안 표적 폐 공간을 관주하기 위해 인발될 수 있고 제2 공급원은 절제 절차의 제2 기간 동안 관주하기 위해 인발될 수 있다. 이론적 근거는 고장성 식염수가 관주되어 절제를 시작하고 표적 폐 공간의 환경을 전기 전도도에 맞게 준비할 수 있지만, 높은 염도로 인해 폐에 부종을 일으킬 수 있다는 것이다. 너무 많은 부종은 바람직하지 않다. 관주 절제의 제1 기간(예를 들어, 최대 2분, 최대 2.5분, 최대 25%의 총 절제 기간) 후 조직 환경은 더 낮은 염도의 식염수가 많은 부종을 유발하는 단점 없이 온도 조절 작업을 수행할 수 있도록 충분히 준비되어야 한다. 선택적으로, 컨트롤러는 예를 들어 임피던스 측정을 통해 전도도가 더 낮은 염도의 식염수에 의해 사전 정의된 수준으로 감소하는지 감지하고 더 높은 염도의 식염수로 다시 전환할 수 있다.
선택적으로, 컨트롤러는 전도도, 점도, 온도, 또는 압력과 같은 전도성 유체의 다양한 특성에 기초하여 절제 에너지 전달 파라미터(예를 들어, 전도성 유체의 유량, 절제 에너지 전력, 설정 온도, 램프 속도, 지속기간)를 조정할 수 있다. 예를 들어, 전도성 유체의 유량 또는 전도도 중 적어도 하나를 조정하는 것은 유량 또는 전도도 중 적어도 하나가 결정된 온도 범위 내에서 온도 센서에 의해 감지된 값을 유지하도록 조정하는 것을 포함할 수 있으며, 선택적으로 여기서 결정된 온도 범위는 60 내지 115 °C이거나, 특정 온도 임계값 초과이며, 선택적으로 여기서 바람직한 온도 임계값은 75 내지 105 °C, 예를 들어 85 내지 99 °C이다. 다른 예에서, 시스템은 25 °C의 참조 유체 온도에서 10 mS/cm 내지 450 mS/cm 범위로 전도성 유체의 전도도를 조정하도록 구성된다.
예를 들어, 표 1에 도시된 바와 같이, 평균 67 W의 RF 전력을 6분 동안 전달하면, 90°C의 평균 조직 온도 및 4.4 cm x 3.1 cm x 3.9 cm, 대략 27 cm3의 절제 용적이 초래된다. 또한, 고장성 식염수, 또는 위에 논의된 것들로부터의 임의의 다른 수용액(예를 들어 염화 칼슘, 염화 마그네슘, 수산화 나트륨 등)은 암 세포에 독성이 있는 것으로 알려져 있으며 대안적으로 또는 추가적으로 화학적으로 종양 세포를 제거할 수 있다. 폐 실질에 침투한 식염수는 폐포 공기를 대체하고 콘의 공극(Kohn's pores) 및 램버트의 도관(Lambert's ducts)을 통해 주변 폐포로 확산할 수 있다. 관류된 고장성 식염수는 컴퓨터 단층촬영(CT)에서 볼 수 있게 하기 위해 비이온성 요오드화 조영제로 도핑될 수 있다. 황산 알루미늄과 같은 다른 전도성 관주 유체를 생각할 수 있다. 절제 구역에 있으면서 지속적으로 관주를 보충하기 위해 절제 동안 흡입을 사용하여 전도성 유체의 유량을 생성하면 유체에 생성되는 열을 제거하여 종양 절제를 추가로 용이하게 할 수 있다.
상이한 액체는 컴퓨터 제어 하에 혼합되어 제어가능하고 프로그래밍가능하며 예측가능한 전도성 이온 농도를 생성할 수 있다. 대안적으로, 표적 폐 조직에 모인 비-유량 전도성 유체는 표적 폐 종양을 절제하기에 충분한 병변의 생성을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어 종양 크기, 표적 종양과 RF 전극 사이의 거리, 또는 취약한 비-표적 구조에 대한 근접성의 함수일 수 있는 원하는 절제 용적은 전도성 유체의 주입이 흐르는지 또는 정체하는지를 결정할 수 있으며, 여기서 정체된 주입은 더 작은 절제를 위해 사용될 수 있고, 흐르는 주입은 더 큰 절제를 위해 사용될 수 있으며, 선택적으로 더 큰 유량 또는 주입된 액체의 냉각은 훨씬 더 큰 절제를 위해 사용될 수 있다.
절제를 위한 폐를 준비하기 위해 절제를 시작하기 전에 전도성 유체가 주입될 수 있으며 유체가 조직으로 흐르도록 할 수 있다. 고장성 식염수와 같은 전도성 유체의 전달은 절제 에너지 콘솔이 치료 목표를 달성하는 데 필요한 만큼 더 넓은 범위의 전력 수준에서 작동하는 것을 가능하게 한다.
도 13은 고장성 식염수를 1 ml/min의 속도로 주입함으로써 달성되는 근위 전극 온도(303), 관주 원위 전극 온도(304), 전력(305), 임피던스(306) 및 위상(307) 범위의 예를 예시한다. 온도는 60°C 초과이지만 115°C 미만(예를 들어, 105°C 미만, 100°C 미만) 내에서 조절될 수 있지만, 제한된 시간(예를 들어, 1초 미만, 2초 미만, 2초 미만) 동안 그러한 범위를 벗어나 변동할 수 있다.
선택적으로, 전도성 유체는 기도에 위치한 니들 카테터를 통해 실질 또는 종양으로 주입될 수 있으며, 이는 전도성 유체를 더 효과적으로 또는 더 선택적으로 표적 부위에 전달할 수 있다. 니들은 RF 에너지를 종양 근처 또는 종양 내부 실질에 직접 전달하는 데 사용될 수 있는 온도 및 임피던스 센서와 연관된 RF 전극을 추가로 포함할 수 있다.
선택적으로, 고장성 식염수 용액과 같은 전도성 유체 주입은 절제 크기를 조정하기 위해 적정될 수 있다. 위에서 논의한 바와 같이, 0.2 내지 5 ml/min의 고장성 식염수 유량은 환자의 전해질, 혈압 및 유체 부하를 정상적이고 안전한 범위 내에서 유지하면서 충분히 큰 절제 용적의 형성에 기여하는 것으로 예상된다. 적정은 식염수 농도, 주입되는 고장성 식염수의 부피를 조정함으로써, 또는 폐 부분의 상이한 크기를 차단하기 위해 폐색 구조의 위치를 조정함으로써 수행될 수 있다. 식염수 농도가 더 높으면 전기 전도성이 더 크고 더 많은 병변을 생성할 수 있다. 주입되는 식염수의 부피가 더 크면 더 큰 병변을 만드는 더 큰 부피의 조직으로 확산할 수 있다. 폐색된 폐의 더 큰 부분은 더 많은 양의 주입된 고장성 식염수를 수용할 수 있으며, 이는 더 큰 병변을 생성할 수 있다. RF 전달 파라미터는 고장성 식염수 적정에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 관주 유체의 염도는 임피던스 값의 원하지 않는 변동에 따라 증가할 수 있다.
구현예 #1(기도에 배치하기 위한 단일 샤프트 상의 절제 전극(들))
작업 채널을 통해 전달되고, 폐의 표적 부분을 폐색하고, 폐의 표적 부분의 공기 용적을 감소시키고, 전도성 용액을 폐의 표적 부분으로 전달하고, 조직 특성을 모니터링하고, 종양를 절제하도록 구성된 장치(220)의 예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3의 장치는 도 4a에서 제위치에 도시되어 있다.
장치(220)는 환자의 신체 외부에 남아 있도록 의도된 근위 부위 및 작업 채널을 통해 표적 폐 종양에 근위인 폐의 표적 부위로 전달되도록 의도된 원위 부위(215)를 갖는 세장형 샤프트(229)를 갖는다. 원위 부위(215)는 작업 채널(예를 들어, 기관지경(221)의 작업 채널(225) 또는 기관지경의 작업 채널을 통해 전달될 수 있는 시스(213)의 루멘)을 통해 전달되도록 구성된다. 예를 들어, 일반적인 기관지경 작업 채널은 2.8 mm의 내경 및 60 cm의 길이를 가질 수 있다. 2.8 mm 기관지경 작업 채널을 통한 전달에 적합한 전달 시스(213)는 2.8 mm 미만, 바람직하게는 약 1.95 mm +/- 0.05 mm인 외경, 외경보다 대략 0.45 mm 작은, 바람직하게는 약 1.5 mm +/- 0.05 mm인 내경, 및 기관지경의 길이보다 더 긴 길이(예를 들어, 60 cm 초과, 바람직하게는 105 cm)를 가질 수 있다. 다양한 크기의 기관지경 작업 채널을 통해 맞도록 조정된 유사한 카테터에 대해 다른 치수가 적용될 수 있다. 전달 상태에서 장치(220)는 그를 통해 전달되는 시스(213)의 내경보다 더 작은, 예를 들어 2 mm 이하(예를 들어, 1.5 mm 이하, 바람직하게는 1.4 mm +/- 0.05 mm)의 최대 직경을 가질 수 있다. 장치(220)는 전달 시스의 길이보다 더 긴, 예를 들어 50 cm 이상(예를 들어, 60 cm 이상, 105 cm 이상, 바람직하게는 약 127 cm)의 길이를 가질 수 있다. 장치(220)의 샤프트(229)는 예를 들어 약 1.35 mm의 외경을 갖는 Pebax 720의 세장형 튜브로 만들어질 수 있다. 샤프트는 샤프트의 구부러진 부분이 7 mm만큼 작은 곡률 반경을 갖도록 구부러진 부분을 횡단할 수 있는 가요성 샤프트일 수 있다. 샤프트는 유연하고, 누를 수 있고, 꼬임 방지, 및 비틀림 기능을 제공하는 와이어 브레이드를 포함할 수 있다.
선택적으로, 장치(220)는 가이드와이어 루멘(236)(예를 들어, 샤프트(229)의 루멘을 통해 연장되는 0.015"의 내경을 갖는 폴리이미드 튜브)을 가질 수 있어서, 장치가 가이드와이어(227) 위로 전달될 수 있고 보강 와이어 또는 종양 천공 와이어 또는 광섬유 와이어 또는 기타 장치와 같은 구성요소가 루멘을 통해 전달될 수 있다.
대안적으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 날카로운 원위 팁(249)을 갖는 종양-천공-와이어(248)는 가이드와이어 루멘(236)을 통해 전진되어 카테터(220)의 원위 단부로부터 돌출되어 기도로 차단하거나 침범하고 있는 종양(80)과 같은 조직을 통한 천공을 용이하게 할 수 있다. 도 4b에 도시된 장치(220)는 테이퍼드 원위 단부(247)의 지점으로 빠져나가는 루멘(236)이 있는 테이퍼드 원위 단부(247)를 갖는다는 것을 제외하고는 도 4a의 장치와 동일하다. 테이퍼드 원위 단부(247)는 종양-천공-와이어(248)에 의해 생성된 조직의 구멍에 들어가고 구멍을 확장할 수 있는 확장기로서 사용될 수 있으므로 절제 전극(234)은 구멍으로 또는 구멍을 통해 전진할 수 있다. 선택적으로, 종양-천공-와이어(248)는 날카로운 원위 팁(249)이 카테터(247)의 원위 단부 근처에 있을 때를 나타내기 위해 근위 부위에 깊이 마커를 가질 수 있다. 선택적으로, 종양-천공-와이어(248)는 방사선불투과성이거나 날카로운 원위 팁(249) 근처에 방사선불투과성 마커를 가지는 재료로 만들어진다. 사용 방법에서, 카테터(220)는 종양-천공-와이어(248) 없이 환자의 기도를 통해 전진할 수 있으며, 이는 카테터(220)가 꽉 조인 굽힘을 통한 통과를 용이하게 하는 더 큰 가요성을 갖도록 허용한다. 선택적으로, 가이드와이어는 카테터의 전달을 용이하게 하는 데 사용될 수 있다. 표적 종양이 카테터의 추가 전진을 차단하는 기도에 적어도 부분적으로 있는 경우 종양-천공-와이어(248)는 날카로운 원위 팁(247)이 선택적으로 깊이 마커로 표시되는 바와 같은 개구 근처에 있을 때까지 루멘(236)을 통해 전진할 수 있다. 그런 다음 날카로운 원위 팁(247)은 종양으로 또는 종양을 통해, 선택적으로 진행을 모니터링하고 흉막 또는 다른 비-표적 조직을 천공할 위험을 피하기 위해 형광투시 가이던스 또는 다른 의료 이미징 또는 로봇 가이던스 하에 전진한다. 선택적으로, 종양-천공-와이어(248)는 카테터(220)의 원위 단부로부터 사전 결정된 거리(예를 들어, 최대 약 3 cm, 최대 약 2 cm, 최대 약 1 cm, 최대 약 5 mm)만 전진하도록 구성될 수 있다. 카테터(220)는 테이퍼드 팁(247)이 종양-천공-와이어(248)에 의해 만들어진 종양의 구멍을 확장하고 절제 전극(234)이 종양(80)에 들어가도록 전진할 수 있다. 종양-천공-와이어(248)는 절제 에너지를 전달하기 전에 제거될 수 있다.
대안적으로, 샤프트 보강 와이어는 샤프트의 루멘, 예를 들어 가이드와이어 루멘(236)을 통해 전진하여, 위치설정 동안 카테터의 강성을 증가시킬 수 있다. 카테터 샤프트는 곡률 반경이 7 mm만큼 작은 기도의 구부러진 부분을 통과할 수 있도록 상당히 가요성일 수 있지만 꼬임을 방지하기 위해 전진할 때 때때로 더 큰 강성이 필요할 수 있다.
선택적으로, 시스(213)는 그의 길이 또는 그의 길이의 일부를 따라(예를 들어, 적어도 시스 길이의 근위 5 cm 및 원위 5 cm에) 배치되고 일정한 간격으로 이격된(예를 들어, 약 1 mm의 너비로 중앙에서 중앙으로 1 cm로 이격됨) 깊이 마커(415)를 가질 수 있다. 선택적으로, 도 4a에 도시된 샤프트(229) 또는 도 5a 또는 5b에 도시된 다른 구현예의 샤프트(429, 529)는 그의 길이 또는 그의 길이의 일부를 따라(예를 들어, 적어도 샤프트 길이의 근위 5 cm 및 원위 5 cm에) 배치되고 일정한 간격으로 이격된(예를 들어, 약 1 mm의 너비로 중앙에서 중앙으로 1 cm로 이격됨) 깊이 마커(416)를 가질 수 있다. 깊이 마커는 패드 프린팅 또는 레이저 에칭과 같은 당업계에 알려진 방법을 사용하여 시스 또는 샤프트에 추가될 수 있다. 사용 시, 의사는 환자의 폐에 작업 채널(예를 들어, 기관지경 작업 채널)을 배치하고 작업 채널에 대한 절제 전극 또는 폐색장치의 배치를 결정하기 위해 작업 채널에 대한 시스 또는 샤프트 상의 깊이 마커를 사용할 수 있다.
장치(220)는 표적 폐 부분에 영양을 공급하는 기도를 일시적으로 적어도 부분적으로 폐색하도록 구성된다. 도 3 및 4a에 도시된 바와 같이, 장치(220)는 팽창가능한 풍선 또는 폐색장치(231)와 같은 폐색 요소를 갖는다. 세장형 샤프트(229)는 폐색장치의 팽창 및 수축을 위해 폐색장치(231)에 배치된 포트(232)가 있는 루멘(222)(예를 들어, 샤프트(229)의 루멘을 통해 연장되는 0.015"의 내경을 갖는 폴리이미드 튜브)을 포함한다. 폐색장치(231)는 기도 또는 기도 직경 범위(예를 들어, 3 mm 내지 10 mm 범위의 직경)를 폐색하도록 크기가 조정된 풍선(예를 들어, 순응성 풍선)일 수 있다. 폐색장치(231)는 유체(예를 들어, 공기와 같은 기체, 또는 물 또는 식염수와 같은 액체, 또는 조영 용액)를 루멘(222)을 통해 폐색장치(231) 내로 주입하여 팽창될 수 있다. 선택적으로, 유체는 장치(220)의 근위 부위에 연결된 시린지로 수동으로 주입될 수 있고 유체 압력은 잠금 정지 밸브를 닫음으로써 억제될 수 있다. 폐색장치는 잠금 정지 밸브를 열고 시린지를 사용하여 풍선으로부터 팽창 유체를 끌어당김으로써 제거를 위해 수축될 수 있다. 대안적으로, 장치를 작동하기 위한 시스템은 풍선을 팽창 또는 수축시키기 위해 유체를 주입하거나 제거하는 펌프를 포함할 수 있다. 선택적으로, 제2 루멘과 유체 연통하는 제2 포트는 팽창 압력을 유지하지만 유체가 폐색장치에서 순환될 수 있도록 주입될 때 팽창 유체가 폐색장치로부터 제거될 수 있도록 폐색장치에 배치될 수 있으며, 이는 폐색장치의 온도를 절제 온도보다 더 차갑게 유지하고 폐색장치의 열 손상의 위험을 피하는 데 도움이 될 수 있다.
도 3 및 4에 도시된 폐색장치(231) 또는 유사한 폐색장치(도 5a에 도시된 431, 481, 도 5b에 도시된 531, 581, 도 7에 도시된 231)은 순응성, 반순응성, 또는 비-순응성 팽창가능한 풍선, 바람직하게는 적어도 30분 동안 적어도 120°C까지의 온도에서 손상을 피할 수 있고 적어도 30분 동안 1 cc의 공기로 팽창을 견딜 수 있는 재료로 만들어진 순응성 풍선일 수 있다. 순응성 풍선 재료의 적합한 예는 실리콘이며, 이는 약 140°C까지 체온의 작동 범위에서 온도를 안전하게 견딜 수 있다. 예를 들어, 풍선 재료는 너비 12 mm까지의 신뢰성 있는 저압 팽창을 위해 0.1" 직경으로 형성된 0.0015" +/- 0.001"의 벽 두께를 갖는 40A 실리콘일 수 있다. 풍선 폐색장치는 신장된 구성(예를 들어, 이완된 길이의 2배 신장됨)으로 샤프트(229)에 부착될 수 있고 시아노아크릴레이트와 같은 접착제로 양 단부에서 접합될 수 있다. 선택적인 열 수축 칼라(예를 들어, PET)는 강도를 추가하기 위해 풍선의 접합된 단부 위에 추가될 수 있다. 본 명세서에 개시된 임의의 구현예의 팽창가능한 풍선 폐색장치는 도 14a에 도시된 풍선(402)과 같이 다소 구형일 수 있으며, 예를 들어 팽창된 생체 외 상태에서 5 mm 내지 30 mm 범위(예를 들어, 12 mm)의 길이(400) 및 1 mm 내지 30 mm 범위(예를 들어, 12 mm)의 유사한 치수의 직경(401)을 갖는다. 대안적으로, 팽창가능한 풍선은 도 14b에 도시된 풍선(403)과 같이 세장형 또는 소시지형일 수 있으며, 예를 들어 팽창된 생체 외 상태에서 5 mm 내지 30 mm 범위(예를 들어, 10 내지 20 mm 범위)의 길이(404) 및 1 mm 내지 30 mm 범위(예를 들어, 4 mm 내지 20 mm 범위, 약 12 mm)의 더 작은 치수의 직경(405)을 갖는다. 세장형 풍선(403)은 기도의 더 우수한 유체 밀봉을 제공할 수 있고 구형 풍선(402)과 비교하여 사용 동안 더 우수한 위치를 유지할 수 있다. 그러나, 풍선 길이가 증가함에 따라 풍선과 시스 사이의 마찰이 증가하여 시스를 통한 전달을 더 어렵게 하고 전달 동안 풍선의 손상 위험이 증가한다. 따라서, 풍선은 30 mm 이하(예를 들어, 25 mm 이하, 20 mm 이하)인 것이 바람직할 수 있다.
대안적으로, 본 명세서에 개시된 임의의 구현예의 팽창가능한 풍선 폐색장치는 도 14c에 도시된 풍선(408)과 같이 다소 테이퍼드될 수 있으며, 예를 들어 팽창된 생체외 상태에서 5 mm 내지 30 mm 범위의 길이(409) 및 1 mm 내지 30 mm 범위(예를 들어, 12 mm)의 제1 직경(410)을 갖고, 0 mm 내지 20 mm 범위(예를 들어, 약 2 mm)의 제2 직경(411)으로 테이퍼링되며, 여기서 제1 직경(즉, 테이퍼드 풍선(408)의 더 큰 단부)는 제2 직경보다 절제 전극으로부터 더 멀리
떨어져 있다. 이 테이퍼드 풍선 모양은 사용 시 진공이 기도로 가해질 때 전극을 향해 허탈로 만드는 기도 및 폐 조직의 능력을 개선하면서, 기도의 기능적 밀봉을 허용할 수 있다.
도 14d에 도시된 폐색 풍선(423)의 다른 대안적인 구현예는 근위 섹션(412), 원위 섹션(413) 및 이들 사이의 웨이스트(414)가 있는 세장형 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 팽창된 생체외 상태에서, 풍선(423)의 근위 섹션(412)은 1 mm 내지 30 mm 범위(예를 들어, 약 12 mm)의 너비(418)의 너비를 가질 수 있고; 원위 섹션(413)은 1 mm 내지 20 mm 범위(예를 들어, 약 10 mm)의 너비(419)를 가질 수 있으며; 웨이스트(414)는 너비(418 및 419) 미만인, 예를 들어 1 mm 내지 19 mm(예를 들어, 약 8 mm)의 너비(421)를 가질 수 있다. 선택적으로, 원위 섹션 너비(419)는 근위 섹션 너비(418)보다 더 작을 수 있다. 이러한 풍선 모양을 만드는 한 가지 방법은 웨이스트 영역(414)에서 풍선 재료를 약간 더 두껍게 만드는 것이다. 이러한 풍선 구성은 기도를 폐색할 수 있고 특히 표적 기관지의 개구 근처에 위치하는 경우 유익할 수 있으며, 여기서 원위 섹션(413)은 표적 기관지 내에 배치될 수 있지만 근위 섹션(412)은 표적 기관지의 개구를 밀봉하도록 배치된다.
대안적으로, 폐색 풍선(231)은 PTFE와 같은 폐색 재료를 갖는 전개가능한 밸브, 또는 전개가능한 스텐트와 같은 다양한 형태의 폐색 구조일 수 있다.
도 4a는 세장형 샤프트(229), 기도를 폐색하기 위한 샤프트의 원위 부위에 배치된 공간 폐색기(예를 들어, 폐색장치)(231), 카테터의 근위 부위에서 흡입 장치(예를 들어, 진공 펌프)에 연결가능한 루멘(도시되지 않음)과 유체 연통하는 적어도 하나의 공기 제거 포트(235)를 포함하는 선택된 기도(151)로 도입되어, 폐색장치(231)에 원위인 기도(151)로부터 공기를 제거하여 폐의 표적 부분, 세그먼트 또는 엽을 허탈로 만드는 도 3에 도시된 절제 기구(220)를 예시한다. 예시적인 구현예에서, 장치(220)는 각각의 직경이 0.017"인 4개의 공기 제거 포트(235)를 갖는다. 공기는 폐 부분으로부터 루멘을 통해 환자 외부의 장치의 근위 부위로 공기를 끌어당기는 공기 제거 포트(235)와 연통하는 루멘에 음압(예를 들어, 흡입 장치로)을 가함으로써 표적 폐 부분으로부터 제거될 수 있다. 도시된 바와 같이 공기 제거 포트(235)는 전도성 유체(예를 들어, 고장성 식염수)가 그를 통해 전달될 수 있는 동일한 포트이다. 대안적으로, 공기는 폐색장치(231)에 원위인 샤프트(229) 상의 출구 포트를 갖는 가이드와이어 루멘(236) 또는 추가의 루멘(도시되지 않음)과 같은 다양한 루멘에 흡입을 적용함으로써 폐의 표적 부분으로부터 제거될 수 있다. 폐의 표적 부분을 적어도 부분적으로 허탈로 만드는 대안적인 방법이 본 명세서에 기재된다.
도 3 및 4a에 도시된 장치(220)는 장치(220)의 원위 부위(215)에 배치되고, 장치의 샤프트(229)를 통해 RF 절제 에너지의 전달을 위한 에너지 전달 콘솔과 연결가능한 근위 부위로 이어지는 전도체(238)(예를 들어, 구리 와이어 32 AWG)에 연결된 원위 전극(234)을 추가로 포함한다. 전도체와 전극 사이에 유전(di전기) 응력을 방지하고 절연하기 위해 충분한 전기 절연이 제공되어야 한다. 절제 에너지 전달 동안 300 kHz 내지 1 MHz 범위의 주파수에서 300V의 RF 전압이 인가될 수 있다. 최소 유전 강도는 약 2000 V/mm일 수 있다. 예를 들어, 전기 절연은 전도체와 샤프트 재료의 절연에 의해 제공될 수 있다. 추가적으로, UV 경화 접착제와 같은 유전 재료는 원위 전극(234)과 근위 전극(237) 사이의 유전 강도를 증가시키기 위해 적어도 원위 전극(234)에 근위인 장치의 원위 부위에 전도체를 운반하는 샤프트(229)의 루멘으로 주입될 수 있다. 원위 전극(234)은 모양이 원통형일 수 있고 0.5 mm 내지 2 mm 범위(예를 들어, 약 1.35 mm)의 직경 및 3 mm 내지 20 mm 범위(예를 들어, 3 mm 내지 10 mm 범위, 약 5 mm)의 길이를 가질 수 있다. 선택적인 근위 전극(237)은 폐색장치(231)에 대해 원위(예를 들어, 1 mm 내지 8 mm 범위, 약 5 mm의 거리(239))이고 원위 전극(234)에 대해 근위(예를 들어, 5 내지 15 mm 범위, 약 10 mm의 거리(240))인 샤프트(229)에 배치된다. 선택적인 근위 전극(237)은 0.5 mm 내지 5 mm 범위, 바람직하게는 1 mm +/- 0.25 mm의 길이 및 0.5 mm 내지 2 mm 범위(예를 들어, 약 1.35 mm)의 외경을 가질 수 있다. 원위 전극(234)과 폐색장치(231) 사이의 총 거리(245)는 1 mm 내지 40 mm 범위(예를 들어, 5 mm 내지 30 mm 범위, 10 mm 내지 20 mm 범위, 약 16 mm +/- 2 mm)일 수 있으며, 이는 원위 전극(234)이 폐색장치(231)에 대한 열 손상 위험 없이 인접 조직 및 전도성 유체를 가열할 수 있게 하거나 폐색장치가 절제 전극(234) 주위에 상당한 절제 구역(244)을 생성하는 능력에 부정적인 영향을 미치는 위험을 피할 수 있다. 근위 전극(237)은 샤프트(229)를 통해 에너지 전달 콘솔에 연결가능한 카테터의 근위 부위로 이어지는 전도체(241)(예를 들어, 32 AWG 구리 전도체)에 연결된다. 선택적으로, 원위(234) 및 근위(237) 전극은 두 전극에 근위인 조직의 전기 임피던스 또는 위상을 측정하거나 모니터링하는 데 사용되는 전기 회로를 완성하기 위해 함께 사용될 수 있다. 임피던스 또는 위상은 폐 부분의 공기 용적 감소 단계 동안 또는 절제 에너지 전달 동안 기관지 공기 용적 감소의 상태를 평가하거나, 전도성 유체의 표적 폐 부분으로의 주입 정도를 평가하거나, 전극에 근위인 조직의 절제 정도를 평가하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 수행된 벤치 테스트에서 원위 전극(234)과 근위 전극(237) 사이에 측정된 이극 임피던스는 약 5 내지 20%(예를 들어 약 400 Ω에서 약 350 Ω으로) 떨어진다. 상응하여, 위상은 대략 - 20° 내지 - 60°의 허탈 전 범위에서 - 10° 내지 - 30°의 허탈 후 범위로 증가할 것이다. 도 12는 "보통의 조직 접촉", 표적 폐 부분의 허탈에 따른 "강력한 조직 접촉", 및 고장성 식염수를 표적 기도로 주입한 후의 "식염수"를 포함하는 다양한 조직 접촉 시나리오 하에서 480 kHz에서의 임피던스(300) 및 위상(301)의 대표 값을 보여준다. 추가적으로, 고장성 식염수로 허탈된 기도의 공간을 채울 때 전기 임피던스는 RF 적용의 제1 부분 동안 꾸준하고 일관된 감소를 나타낸다. 전기 임피던스의 일관되고 안정적인 거동은 표적 기도가 더 큰 조직 접촉을 제공하면서 허탈되었음을 사용자에게 표시하는 데 사용될 수 있다.
도 3 및 4a에 도시된 바와 같이 절제 카테터는 절제 전극(234)을 가지고 절제 전극에 원위에는 가이드와이어 포트(236)가 있는 짧은 샤프트 섹션이 있다. 대안적으로, 절제 카테터는 가이드와이어 루멘이 없을 수 있다. 또한, 절제 카테터는 절제 전극(234)에 원위인 짧은 샤프트 섹션이 없을 수 있고 카테터는 반구형 원위 팁을 가질 수 있는 절제 전극으로 종결될 수 있다.
고장성 식염수(HTS)는 생리학적(0.9%)보다 더 높은 염화 나트륨(NaCl) 농도를 갖는 임의의 식염수 용액을 지칭한다. 일반적으로 사용되는 제제는 2%, 3%, 5%, 7%, 및 23% NaCl을 포함하고 일반적으로 병원 약국을 통해 멸균 백 또는 병으로 이용가능하다. 이는 전도성 특성이 아닌 삼투압을 위해 의료 행위에 사용된다(예를 들어, 부종을 감소시키기 위해). 논의된 바와 같이, 기타 다른 수용액이 사용될 수 있다(예를 들어 염화 칼슘, 염화 마그네슘, 수산화 나트륨 등).
전도성 유체(예를 들어, 3% 내지 30% 고장성 식염수) 전극(들)(234)의 관주 포트(235)를 통해, 또는 추가적으로 또는 대안적으로 전극의 포트를 통해 빠져나갈 수 있거나 빠져나갈 수 없는 폐색 풍선(231)에 원위인 장치(220)를 빠져나가는 주입 루멘(도시되지 않음)을 통해 표적 폐 부분으로 전달될 수 있다. 주입 루멘은 관주 포트(예를 들어, 235)로부터 샤프트(229)를 통해 전도성 유체 공급장치 및 선택적으로 펌프와 연결가능한 장치의 근위 부위로 이어진다. 대안적으로, 가이드와이어 루멘(236)이 전도성 유체를 주입하는 데 사용될 수 있다.
대안적으로, 또는 추가적으로 폐의 표적 부분을 허탈로 만드는 단계와 조합하여, 이전에 통기된 공간에 고장성과 같은 전기적 전도성 유체가 주입될 수 있다. 고장성 식염수의 사용은 가상 전극 효과에 기초한 RF 전달을 향상시킬 수 있다.
표적 폐 부분이 폐색장치(231)로 폐색되고, 선택적으로 허탈이 되고, 전도성 유체로 주입되는 동안, RF 절제 에너지는 에너지 전달 콘솔로부터 원위 전극(234)으로 전달될 수 있다. 온도 센서(242)(예를 들어, T-형 열전쌍)는 원위 전극(234) 상 또는 그 내에 배치될 수 있고, 샤프트(229)를 통해 에너지 전달 콘솔과 연결가능한 장치(220)의 근위 부위로 이어지는 열전쌍 와이어(243)에 연결될 수 있다. 온도 센서(242)는 에너지 전달(예를 들어, 45°C 내지 115°C, 바람직하게는 50°C 내지 95°C 범위의 설정점 온도를 충족하는 온도 제어 전력 전달, 또는 45°C 내지 115°C, 바람직하게는 50 내지 95°C 범위의 최대 온도로 일정한 전력 제어 전력 전달, 과열을 방지하기 위한 특정 국소 조건에 따름)을 제어하기 위한 파라미터로서 사용되는 에너지 전달 동안 전극(234) 온도를 모니터링하는 데 사용될 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이 절제(244)의 정도는 표적 폐 부분으로의 전도성 유체의 주입에 의해 크게 영향을 받는다.
전기 회로를 완성하기 위한 반환 전극은 환자의 피부 상에 배치된 분산 전극일 수 있으며, 여기서 RF 에너지는 원위 전극(234)과 분산 전극 사이의 조직을 통해 전도된다. 선택적으로 또는 대안적으로, 근위 전극(237)은 또한 절제 에너지를 전달하거나 전기 회로(예를 들어, 이극 모드)를 완성하는 데 사용될 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 렌즈(224) 및 라이트(223)를 갖는 기관지경(221)은 환자의 기도에 배치되고 기도 폐색 및 종양 절제를 위해 구성된 카테터(220)는 기관지경의 작업 채널(225)을 통해 폐의 표적 부분(226)(예를 들어, 폐 부분, 엽, 또는 세그먼트)으로 전달된다. 가이드와이어(227)는 내비게이션 센서(228)를 포함할 수 있거나, 절제 카테터의 원위 단부는 3D 내비게이션 시스템을 사용하여 표적 위치에 배치될 수 있는 내비게이션 센서(246)(도 3 참조)(예를 들어, 가상 기관지경, 전자기, 3D 전자기, 초음파)를 포함할 수 있고, 카테터(220)는 가이드와이어 루멘(236)을 통해 가이드와이어 위로 전진할 수 있다. 선택적으로, 카테터(220)는 폐색장치(231)와 원위 전극으로부터의 거리를 조정할 수 있는 망원경식일 수 있고 풍선 내부에 위치한 풍선 팽창 포트(232)와 유체 연통하는 제1 샤프트의 루멘을 통해 유체(예를 들어, 공기, 멸균수, 식염수)를 주입함으로써 팽창되는 샤프트(229)의 원위 부위에 장착된 폐색 풍선(231)을 갖는 제1 세장형 샤프트(229)를 포함할 수 있다. 제1 샤프트(229)는 적어도 하나의 절제 전극(234)을 포함하는 제2 샤프트(230)가 그를 통해 망원경식으로 전진할 수 있는 루멘(233)을 포함한다. 대안적으로, 절제 전극은 도 3에 도시된 풍선과 전극(들) 사이의 거리가 고정되거나 조정할 수 있는 폐색 풍선에 원위인 제1 샤프트 상에 배치될 수 있다. 풍선과 전극 사이의 망원경식 또는 조정가능한 거리는 종양 옆으로의 전극의 배치 및 원하는 위치에서의 폐색 풍선의 배치를 유리하게 허용할 수 있으며, 이는 기도의 기하학적 구조, 표적 폐 부분의 크기, 또는 종양의 크기에 따라 달라질 수 있다. 선택적으로, 제2 샤프트(230)는 제1 샤프트(229)에 대해 편향되거나 회전될 수 있다. 절제 전극(들)(234)은 선택적으로 전극을 관주하기 위해 적어도 하나의 관주 포트(235)를 포함할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 광섬유 렌즈가 폐색 구조에 원위인 세장형 샤프트(229)에 배치될 수 있으며, 이는 폐색 구조에 원위인 기도를 시각화하는 데 사용될 수 있다. 이는 예를 들어 폐색 구조가 전개되는 동안 기도 수축, 전극(들)의 배치, 또는 기도에 대한 손상의 확인을 용이하게 할 수 있다.
선택적으로, 전극이 포트(235)를 통해 유체를 주입하여 관주되는 경우 유체는 유체의 유량을 생성하기 위해 가이드와이어 루멘(236)에 흡입을 적용함으로써 철회될 수 있다.
도 4a에 도시된 폐색 풍선(231)과 같은 확장가능한 폐색 요소는 기도를 폐색할 때까지 폐색 요소를 확장함으로써 카테터가 기도 크기의 범위에서 사용되도록 허용할 수 있다. 대안적으로, 표적 종양이 위치한 기도가 좁은 경우 확장가능한 폐색 요소는 이를 폐색하기에 충분히 좁은 기도에 끼워넣을 수 있는 경우 확장되지 않은 상태로 남을 수 있다. 도 4c에 도시된 바와 같은 절제 카테터의 대안적인 구현예에서, 카테터(600)는 확장가능한 폐색 요소를 생략할 수 있고 샤프트(601)는 이를 폐색하는 기도로 끼워넣는 데 사용될 수 있다. 선택적으로, 절제 카테터(600)는 카테터의 원위 부위의 일부이고 전극(237 및 234)에 근위인 테이퍼드 샤프트 섹션(254)을 가질 수 있다. 테이퍼드 샤프트 섹션(254)은 샤프트 직경(602)보다 작거나 같은 내강 직경(603)을 갖는 기도로 전진할 때 기도를 밀봉하는 데 도움이 될 수 있다.
대안적으로, 도 5a 및 6a에 도시된 바와 같이, 장치(420) 팽창가능한 풍선 또는 폐색장치(431, 481)와 같은 2개의 폐색 요소를 가질 수 있다. 하나의 폐색 요소는 절제 전극에 대해 근위에 배치되고, 나머지 하나는 전극의 원위에 배치된다. 세장형 샤프트(429)는 폐색장치의 팽창 및 수축을 위해 폐색장치(431, 481)에 배치된 상응하는 포트(432, 482)를 갖는 2개의 루멘(422, 483)(예를 들어, 샤프트(429)의 루멘을 통해 이어지는 0.015"의 내경을 갖는 폴리이미드 튜브)를 포함한다. 폐색장치(431 또는 481)는 기도 또는 기도 직경 범위(예를 들어, 3 mm 내지 10 mm의 범위의 직경)를 폐색하도록 크기가 조정된 풍선(예를 들어, 순응성 풍선)일 수 있다. 원위 폐색장치 및 근위 폐색장치 사이의 거리는 이 구현예에서 사전에 고정된다. 예를 들어, 풍선 사이의 거리는 20 mm 내지 40 mm 범위일 수 있다. 폐색장치(431, 481)는 유체(예를 들어, 공기와 같은 기체, 또는 물 또는 식염수와 같은 액체, 또는 조영 용액)를 루멘(422, 483)을 통해 상응하는 폐색장치(431, 481)로 주입함으로써 팽창될 수 있다. 선택적으로, 유체는 장치(420)의 근위 부위에 연결된 시린지로 수동으로 주입될 수 있고 유체 압력은 잠금 정지 밸브를 닫음으로써 억제될 수 있다. 폐색장치는 잠금 정지 밸브를 열고 시린지를 사용하여 풍선(들)로부터 팽창 유체를 끌어당김으로써 제거를 위해 수축될 수 있다. 대안적으로, 장치를 작동하기 위한 시스템은 풍선을 동시에 또는 개별적으로 팽창 또는 수축시키기 위해 유체를 주입하거나 제거하는 펌프를 포함할 수 있다.
대안적으로, 폐색 풍선(431 또는 481)은 PTFE와 같은 폐색 재료를 갖는 전개가능한 밸브, 또는 전개가능한 스텐트와 같은 다양한 형태의 폐색 구조일 수 있다.
도 6a는 세장형 샤프트(429), 각각 전극에 근위 및 원위인 근위 폐색장치(431) 및 원위 폐색장치(481)(이들 양자는 기도를 폐색하기 위한 샤프트의 원위 부위에 배치됨), 장치의 근위 부위에서 흡입 장치(예를 들어, 진공 펌프)에 연결가능한 루멘(도시되지 않음)과 유체 연통하는 공기 제거 포트(435)를 포함하는 선택된 기도(151)로 도입되어 폐색장치(431, 481) 사이의 기도 세그먼트로부터 공기를 제거하여 폐의 표적 부분, 세그먼트 또는 엽을 허탈로 만드는 도 5a에 도시된 절제 기구(420)를 예시한다. 공기는 환자 외부 장치의 근위 부위에 루멘을 통해 폐 부분으로부터 공기를 끌어당기는 공기 제거 포트(435)와 연통하는 루멘으로 (예를 들어, 흡입 장치로) 음압을 적용함으로써 표적 폐 부분으로부터 제거될 수 있다. 도시된 바와 같이, 공기 제거 포트(435)는 전도성 유체(예를 들어, 고장성 식염수)가 그를 통해 전달될 수 있는 동일한 포트이다. 대안적으로, 공기는 폐색장치(431, 481) 사이의 샤프트(429) 상의 출구 포트를 갖는 가이드와이어 루멘(436) 또는 추가의 루멘(도시되지 않음)과 같은 다양한 루멘에 흡입을 적용함으로써 폐의 표적 부분으로부터 제거될 수 있다. 폐의 표적 부분을 적어도 부분적으로 허탈로 만드는 대안적인 방법이 본 명세서에 기재된다.
전도성 유체(예를 들어, 5 내지 30% 고장성 식염수)는 전극(434)의 관주 포트(435)를 통해, 또는 추가적으로 또는 대안적으로 전극의 포트를 통해 빠져나갈 수 있거나 빠져나갈 수 없는 폐색 풍선(431)에 원위인 장치(420)를 빠져나가는 주입 루멘(도시되지 않음)을 통해 표적 폐 부분에 전달될 수 있다. 주입 루멘은 관주 포트(예를 들어, 435)로부터 샤프트(429)를 통해 전도성 유체 공급장치 및 선택적으로 펌프에 연결가능한 장치의 근위 부위로 이어진다.
도 6a에 도시된 바와 같이 렌즈(224) 및 라이트(223)를 갖는 기관지경(221)이 환자의 기도에 배치되고 기도 폐색 및 종양 절제를 위해 구성된 카테터(420)는 기관지경의 작업 채널(225)을 통해 폐의 표적 부분(226)(예를 들어, 폐 부분, 엽, 또는 세그먼트)에 전달된다. 가이드와이어(227)는 내비게이션 센서(228)를 포함할 수 있거나, 절제 카테터의 원위 단부는 3D 내비게이션 시스템을 사용하여 표적 위치에 배치될 수 있는 내비게이션 센서(446)(도 5a에서)(예를 들어, 가상 기관지경, 전자기, 3D 전자기, 초음파)를 포함할 수 있고 카테터(420)는 가이드와이어 루멘(436)을 통해 가이드와이어 위로 전진할 수 있다.
선택적으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 카테터(520)는 망원경식일 수 있고, 여기서 근위 폐색장치(531) 및 원위 전극으로부터의 거리가 조정가능하고(예를 들어, 20 내지 40 mm 범위의 제1 거리에서 30 mm 내지 70 mm 범위의 제2 거리까지) 근위 풍선 내부에 위치한 풍선 팽창 포트(532)와 유체 연통하는 제1 샤프트 내 루멘(522)을 통해 유체(예를 들어, 공기, 멸균수, 식염수)를 주입함으로써 팽창되는 샤프트(529)의 원위 부위에 장착된 근위 폐색 풍선(531)을 갖는 제1 세장형 샤프트(529)를 포함할 수 있다. 제1 샤프트(529)는 적어도 하나의 절제 전극(534) 및 원위 풍선(581)을 포함하는 제2 샤프트(230)가 함께 그를 통해 망원경식으로 전진할 수 있는 루멘(533)을 포함한다.
제2 샤프트(230)는 폐색장치를 팽창 및 수축시키기 위한 폐색장치(581)에 배치된 상응하는 포트(582)를 갖는 루멘(583)(예를 들어, 제2 샤프트(230)의 루멘을 통해 이어지는 0.015"의 내경을 갖는 폴리이미드 튜브)을 포함한다. 폐색장치(581)는 기도 또는 기도 직경 범위(예를 들어, 3 mm 내지 10 mm 범위의 직경)를 폐색하도록 크기가 조정된 풍선(예를 들어, 순응성 풍선)일 수 있다.
도 6b는 세장형 제1 샤프트(529) 및 제2 샤프트(230), 각각 전극에 대해 근위 및 원위인 근위 폐색장치(531) 및 원위 폐색장치(581), 흡입 장치(예를 들어, 진공 펌프)에 대해 장치의 근위 부위에서 연결가능한 루멘(도시되지 않음)과 유체 연통하는 공기 제거 포트(535)를 포함하는 선택된 기도(151) 내로 도입되어, 폐색장치(531, 581) 사이의 기도 세그먼트로부터 공기를 제거하여 폐의 표적 부분, 세그먼트 또는 엽을 허탈로 만드는 도 5b에 도시된 절제 기구(520)를 예시한다. 공기는 폐 부분으로부터 루멘을 통해 환자 외부의 장치의 근위 부위로 공기를 끌어당기는 공기 제거 포트(535)와 연통하는 루멘에 음압(예를 들어, 흡입 장치로)을 적용함으로써 표적 폐 부분으로부터 제거될 수 있다. 도시된 바와 같이 공기 제거 포트(535)는 전도성 유체(예를 들어, 고장성 식염수)가 그를 통해 전달될 수 있는 동일한 포트이다. 대안적으로, 공기는 폐색장치(531, 581) 사이의 제2 샤프트(230) 상에 출구 포트를 갖는 가이드와이어 루멘(536) 또는 추가의 루멘(도시되지 않음)과 같은 다양한 루멘에 흡입을 적용함으로써 폐의 표적 부분으로부터 제거될 수 있다. 폐의 표적 부분을 적어도 부분적으로 허탈로 만드는 대안적인 방법이 본 명세서에 기재된다.
전도성 유체(예를 들어, 5 내지 30% 고장성 식염수)는 전극(534)의 관주 포트(535)를 통해 또는 추가적으로 또는 대안적으로 전극의 포트를 통해 빠져나갈 수 있거나 빠져나갈 수 없는 폐색 풍선(531)에 원위인 장치(520)를 빠져나가는 주입 루멘(도시되지 않음)을 통해 표적 폐 부분으로 전달될 수 있다. 주입 루멘은 관주 포트(예를 들어, 535)로부터 제2 샤프트(230)를 통해 전도성 유체 공급장치 및 선택적으로 펌프에 연결가능한 장치의 근위 부위로 이어진다.
근위 풍선과 전극(들) 사이, 또는 근위 풍선과 원위 풍선 사이의 망원경식 또는 조정가능한 거리는, 종양 옆에 전극을 배치하는 것 및 폐색 풍선을 원하는 위치에 배치하는 것을 유리하게 가능하게 할 수 있으며, 이는 기도의 기하학적 구조, 표적 폐 부분의 크기, 또는 종양의 크기에 따라 달라질 수 있다. 특히, 근위 폐색장치와 원위 폐색장치 사이의 조정가능한 거리는 분리되는 기도의 더 많은 특정 세그먼트를 허용할 수 있으므로, 공기 배출, 유체 주입 또는 절제와 같은 수술과 관련된 임의의 위험 또는 원하지 않는 영향이 상당히 감소하거나 최소화될 것이다. 선택적으로, 제2 샤프트(230)는 제1 샤프트(529)에 대하여 편향가능하거나 회전가능할 수 있다. 절제 전극(들)(534)은 선택적으로 전극을 관주하기 위한 적어도 하나의 관주 포트(535)를 포함할 수 있다.
이중 폐색장치 구조는 다음과 같은 일부 추가의 이점을 제공할 수 있다:
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측부 환기로부터의 영향 감소. 측부 환기는 폐의 일반적인 생리학적 기능이다. 측부 환기 동안, 공기는 폐의 세기관지간 통로를 통해 엽, 기관지 또는 폐포 사이를 이동할 수 있다. 측부 환기 공기 유량은 정상적인 호흡에 비해 미미하지만, 이는 여전히 충분한 국소 공기 배출 또는 유체 주입에 영향을 미칠 수 있다. 이중 폐색장치 구조는 표적 기도에서 더 격리된 공간을 제공할 수 있다. 이 격리된 기도 세그먼트에서는, 측부 환기로부터의 영향은 최소화될 수 있다.
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국소 영역에의 더 집중된 요법. 격리된 기도 세그먼트에서, 공기 배출 및 전도성 유체 주입은 이 특정 위치에 적용될 수 있고, 절제 에너지는 이 위치에 더 집중될 수 있다. 폐색장치는 또한 물체 차단제 또는 에너지 실런트로서 역할을 할 수 있으며, 이는 임의의 공기, 유체 또는 에너지 확산 효과를 감소시키고 또한 에너지를 절약할 수 있다.
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흉막 조직에의 원하지 않는 손상 생성의 위험 감소. 이중 폐색장치 구조는 절제 카테터를 더욱 안정화하기 위해 추가적인 고정 지점을 제공할 수 있다. 특히, 절제 전극, 절제 니들 또는 가이드 와이어 팁을 포함하는 절제 카테터의 원위 섹션은 카테터의 원래 강도 한계 내에서 자유롭게 변형되거나 기울어진다. 카테터 원위 섹션의 임의의 우발적인 움직임, 예를 들어, 공기 배출 또는 유체 주입 동안 고르지 않은 수동 힘으로 인한 샤프트(429, 529) 신장 및 원위 팁 이동은, 흉막 조직에 원하지 않는 손상(예를 들어 피어싱, 마찰 또는 과립화(granulation), 조직 변형)을 발생시켜, 절제 결과에 영향을 미치고 추가적인 치료 및 구제를 유발할 가능성이 있다. 또한, 흉막 또는 흉막 바로 옆의 폐 실질에 고장성 식염수 또는 열을 전달하는 것을 피하는 것이 바람직할 수 있다. 원위 폐색 풍선은 주입된 고장성 식염수를 흉막으로부터 안전한 거리에 유지함으로써 열 에너지 또는 고장 식염수로부터의 탈수를 통해 흉막의 손상 위험을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 원위 폐색 풍선은 적어도 10 mm의 길이를 가질 수 있으며, 이는 흉막으로부터 안전한 거리로 예상된다. 장치의 원위 단부가 흉막의 10 mm 내일 수 있는 기도의 원위 단부까지 끝까지 삽입되고 원위 폐색 풍선이 팽창되면, 고장성 식염수의 주입 및 열의 전달은 흉막으로부터 안전한 거리를 유지할 것으로 예상할 수 있다.
위에 기재된 절제 카테터를 사용하여, 종양 세포에 근위인 폐의 표적 부분을 격리하는 단계, 폐의 격리된 부분에 고장성 식염수(HTS)를 전달하는 단계, 및 폐의 격리된 부분에 열을 가하는 단계에 의해 폐 종양 세포를 절제하는 방법이 수행될 수 있다. HTS는 적어도 3% w/v(예를 들어, 3% 내지 30% w/v 범위, 5% 내지 25% w/v 범위)의 나트륨(NaCl) 농도를 가질 수 있다.
HTS는 폐의 표적 부위에서 섭씨 60 내지 115°C 범위로 가열될 수 있다. 열은 카테터 상의 RF 전극에서 폐 종양 근처에 있는 폐의 자연 기도로 주입된 HTS 액체로 고주파(RF) 전류를 전달함으로써 가할 수 있다. 폐의 표적 부위는 30초 내지 30분 범위(예를 들어, 1 내지 30분 범위, 1 내지 15분 범위, 2 내지 10분 범위)의 기간 동안 열 및 HTS에 노출될 수 있다.
액체로의 RF 에너지의 적용은 종양 세포를 절제하기 위한 에너지를 전달하기 위한 가상 전극으로서 액체를 효과적으로 사용한다. HTS 용액은 폐 조직에 RF 에너지를 전도하여 조직에 열을 유발한다. 또한, RF 에너지의 일부는 액체를 가열하여 가열된 액체가 종양 세포를 절제할 수 있도록 한다.
폐의 표적 부분은 자연 기도의 제1 폐색 풍선을 팽창시켜 격리되며, 여기서 풍선은 폐의 표적 부분에 근위이다. 또한, 절제 전극에 원위인 기도의 제2(원위) 폐색 풍선이 또한 기도를 폐색하는 데 사용될 수 있다. 하나 또는 두 개의 풍선은 HTS 용액이 주입되는 기도의 부분을 형성하는 자연 기도를 폐색하고 기도의 해당 부분 외부의 액체의 유량을 억제한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 광섬유 렌즈는 근위 폐색 구조에 원위인 제1 세장형 샤프트(529) 상에 배치될 수 있고 다른 렌즈는 원위 폐색 구조에 원위인 제2 샤프트(230) 상에 배치될 수 있으며, 이는 선택된 폐색 구조(들)에 원위인 기도를 시각화하는 데 사용될 수 있다. 이는 또한, 예를 들어, 폐색 구조가 전개되는 동안 기도 수축, 전극(들) 위치, 또는 기도 손상의 확인을 용이하게 할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 폐 부분은 흉막 공간(예를 들어, 흉막 오목부)에 니들을 배치하여 제한되고 제어된 기흉을 생성함으로써 허탈로 만들어질 수 있으며, 이는 표적 폐 부분의 허탈을 용이하게 할 수 있다. 흉막천자(thoracentesis)(흉막 탭으로도 알려짐)는 흉벽을 통해 흉막 공간으로 니들을 삽입하여 폐 주변으로부터 유체 또는 공기를 제거하는 알려진 절차이다. 이는 흉막 공간과 폐 부분 사이의 압력 차이를 변경하여 더 쉽게 허탈로 만들도록 수행될 수 있다. 선택적으로, 분산성 반환 전극은 흉막 탭을 통해 삽입되고 RF 전류를 우선적으로 반환 전극 쪽으로 향하게 하기 위해 폐에 배치될 수 있다. 선택적으로, 흉막 탭은 구체적으로 종양이 폐 주변에 있고 심장, 식도, 신경, 횡격막 또는 기타 중요한 비-표적 조직과 같은 내장 흉막 또는 기관을 절제할 위험이 있는 경우 절제로부터 영역을 열적으로 보호하기 위해, 생리식염수 또는 멸균수와 같은 차가운 유체를 전달하기 위해 사용될 수 있다.
선택적으로, 임의의 폐색 풍선은 풍선이 기도 벽과 접촉되도록 의도된 외부 표면 상에 미세패턴 표면을 가질 수 있다. 미세패턴 표면은 풍선 재료로 성형될 수 있고, 폐색 풍선을 의도된 위치에 고정된 상태로 유지시키는 능력을 향상시키는 더 높은 보유력(retention force)을 생성하는 표면 물 장력을 증가시키는 친수성 표면을 가질 수 있다. 개선된 보유력은 또한 유체가 풍선을 지나 누출되는 위험을 감소시킬 수 있다. 미세패턴은 1000 나노미터 미만의 길이 및 너비를 갖는 복수의 기둥을 가질 수 있다. 예를 들어, 미세패턴은 당업계에 알려진 기술(예를 들어, Hoowaki, LLC에 양도된 US8720047)을 이용하여 막으로 성형될 수 있다.
구현예 #2(조직을 천공하고 종양 또는 폐 실질에 배치하기 위한 니들 전극)
대안적으로, 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 도 3 또는 4a에 도시된 구현예의 적어도 하나의 RF 전극(234)은 기도 벽을 통해 또는 표적 종양(80) 또는 종양 근처의 폐 실질 내의 종양 RF 전극(250)에 위치하는 종양을 통해 천공하기 위해 사용되는 적어도 하나의 니들 전극(250)일 수 있다. 니들 전극(250)은 샤프트(229)를 통해 카테터의 근위 부위로 통과하는 관주 루멘과 유체 연통하는 관주 포트(251)를 가질 수 있다. 니들 전극(250)은 3 내지 20 mm 범위(예를 들어, 5 내지 15 mm, 약 7 mm)의 길이, 및 0.5 mm 내지 2 mm 범위(예를 들어, 약 1.35 mm)의 직경을 가질 수 있다. 선택적으로, 니들 전극은 장치가 가이드와이어(228) 위로 전달되게 하는 가이드 와이어 루멘(252)(예를 들어, 0.015" 내지 0.030"의 내경을 가짐)을 가질 수 있다. 니들 전극(250)의 팁(253)은 기도 벽 또는 종양을 통해 천공할 수 있도록 날카로울 수 있으며, 예를 들어 팁(253)은 도시된 바와 같이 경사절단되거나 연필 팁과 같은 다른 날카로운 프로파일일 수 있다. 사용 시, 전도성 유체(예를 들어, 5 내지 30% 고장성 식염수)는 니들 전극(250)이 도 8에 도시된 바와 같은 실질 또는 종양에 위치할 때 관주 포트(251)로부터 폐 실질 또는 종양 내로 주입될 수 있다.
선택적으로, 장치(255)는 니들 전극(250)이 생검이 수행된 동일한 위치에 쉽게 배치될 수 있도록 생검 후 폐 실질 또는 종양에 제 자리에 남아 있는 가이드와이어 위로 전달될 수 있다.
선택적으로, 니들 전극(250)을 갖는 장치(255)의 원위 부위(256)은 스프링(257)이 있는 스프링 장착 메커니즘 및 제1 스프링 장착 위치에 니들 전극(250)을 유지하는 결합(engagement) 잠금장치(258)를 가질 수 있고 장치(255)의 근위 부위 상의 액추에이터에 의해 해제될 때 스프링(257)은 니들 전극(250)이 장착된 샤프트(259)를 밀어서 스프링 장착 상태(예를 들어, 5 내지 10 mm)로부터 전개 상태(예를 들어, 5 내지 15 mm의 증가)까지의 거리(260)를 확장한다. 스프링-장착 메커니즘 해제에 의해 제공되는 모멘텀은 니들 전극(250)에 의한 기도 벽의 천공을 용이하게 할 수 있다. 결합 잠금장치(258)는 원위 샤프트(259)에 단단히 연결된 요소와 정합하는 피벗 레버(pivoting lever)와 같은 머신적 메커니즘일 수 있다. 피벗 레버는 장치 샤프트(229)를 통해 장치의 근위 부위로 이어지는 당김 와이어(261)에 연결될 수 있으며, 여기서 잠금 메커니즘(258)을 해제하기 위해 당김 와이어에 장력을 가하는 데 사용될 수 있는 액추에이터에 연결될 수 있다.
기도 벽을 통해 천공할 수 있는 폐암 절제 카테터의 대안적인 구현예에서 그의 팁(예를 들어, 0.5 mm 직경, 1 mm 길이)에 RF 천공 전극을 가질 수 있고 샤프트의 외경은 RF 천공 전극 직경으로부터 원위 절제 전극의 직경(예를 들어, 약 1.5 mm)으로 테이퍼링될 수 있다. RF 천공 전극은 RF 천공 모드를 갖는 에너지 전달 콘솔에 연결될 수 있다. RF 천공 전극 및 에너지 전달 프로파일은 예를 들어 중격 천공과 같은 심장 절차 분야에서 알려져 있다.
선택적으로, 니들 전극을 갖는 장치의 원위 부위는 편향가능할 수 있으며, 이는 벽을 통해 또는 종양 내로 천공하고 폐 실질 근처에 또는 폐 종양에 또는 종양 자체 내에 니들 전극(250)을 배치하기 위해 날카로운 팁이 기도 벽 쪽으로 향하는 것을 용이하게 할 수 있다.
선택적으로, 근위 전극(237)은 원위 전극(250)에 더하여, 그 대신, 또는 그와 함께 절제 RF 에너지를 전달하는 데 사용될 수 있다. 근위 전극(237)은 선택적으로 샤프트(229)를 통해 장치(255)의 근위 부위로 통과하는 관주 루멘(도시되지 않음)과 유체 연통하는 관주 포트(263)를 가질 수 있으며, 여기서 루멘은 전도성 유체 공급원 또는 펌프에 연결가능하다. 근위 전극(237) 및 원위 전극(250) 상의 관주 포트(263 및 251)는 전도성 유체의 전달을 위해 동일한 관주 루멘 또는 별도의 루멘에 연결될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이 근위 전극(237) 상의 관주 포트(263)뿐만 아니라 원위 니들 전극(250) 상의 관주 포트(251)를 갖는 구현예에서 전도성 유체는 어느 하나의 포트(251 또는 263), 바람직하게는 양자 모두로부터, 폐 실질 또는 종양 내로 및/또는 폐색장치(231)에 원위인 기도 내로 전달될 수 있다. 바람직하게는, RF 에너지는 이중-채널 단일극 RF 모드의 2개의 전극(237 및 250)에 전달될 수 있다. 예를 들어, 각각의 채널은 환자의 피부 또는 신체에 분산형 전극이 있는 완전한 회로를 가질 수 있으며 채널은 서로에 대해 부유할 수 있다. 대안적으로, 절제 에너지 콘솔은 RF 에너지를 이극 모드의 2개의 전극(250 및 237)으로 전달할 수 있다.
구현예 #3(복수의 샤프트 상의 절제 전극(들))
도 9는 가요성 기관지경(221)을 사용하여 개별적으로 도입되고 표적 종양(80)의 2개의 측면 상의 2개의 개별 기도에서 종결되는 전극과 함께 배치될 수 있는 예로서 에너지 전달 전극(102 및 103)을 갖는 2개의 카테터(100 및 101)를 보여준다. 기구는 기관지경(221)의 작업 채널(225)을 통해 또는 선택적으로 전달 시스(213)를 통해 전달될 수 있는 폐색 카테터(270)를 포함할 수 있다. 폐색 카테터(270)는 폐색 카테터(270)의 샤프트에 장착된 순응성 풍선과 같은 폐색장치(271)를 포함할 수 있다. 팽창 루멘은 폐색 카테터 샤프트를 통과하고 폐색장치 내의 포트(272)를 빠져나가 폐색장치(271)를 전개하거나 확장한다. 폐색 카테터(270)의 샤프트는 폐색장치(271)에 원위인 샤프트를 빠져나가는 2개 이상의 절제 카테터 루멘(273 및 274)을 포함할 수 있다. 폐색 요소의 대안적인 형태는 본 명세서에 개시된 바와 같이 구상될 수 있다. 카테터(100 및 101)는 루멘(273 및 274)을 통해 폐색장치의 원위 기도로 전달될 수 있다. 루멘(273 및 274)은 폐 부분의 표적 부위에 저압 또는 전도성 유체를 담기 위해 각각 전달된 카테터(100 및 101) 주위를 밀봉하는 밸브를 가질 수 있다. 카테터는 가이드 와이어 루멘(106 및 107)을 통해 가이드 와이어(104) 위로 전달될 수 있다. 전극은 카테터 샤프트를 통해 예를 들어 전기 커넥터에서 종결되는 카테터의 근위 부위로 가는 전기 전도체에 연결될 수 있으며, 예를 들어 커넥터 케이블을 사용하여 RF 발생기에 전기적으로 연결될 수 있다. 각각의 카테터는 함께 또는 개별적으로 에너지를 공급할 수 있는 하나 초과의 전극을 통합할 수 있다. 선택적으로, 각각의 카테터는 기도의 허탈, 전도성 유체의 주입, 조직 특성, 또는 조직의 절제 정도를 평가하기 위해 원위 전극(103)과 임피던스 전극(276) 또는 원위 전극(102)과 임피던스 전극(275) 사이의 조직 임피던스 및 위상을 모니터링하기 위한 임피던스 및 위상 모니터링 전극(275 및 276)을 가질 수 있다. 전도성 유체(216)는 전극(102 및 103)의 관주 구멍(277 또는 278)을 통해 폐색장치(271)로 폐색되는 표적 폐 부분으로 주입될 수 있다.
카테터의 전극은 예를 들어 초박형 기관지경을 사용하여 놓인 가이드 와이어(104) 위로 카테터(100 및 101)를 전달함으로써 기도의 원하는 위치에 배치될 수 있다. 카테터(100 및 101)는 가이드와이어 루멘(106 및 107)을 포함하고 오버더와이어(OTW: over-the-wire) 교환에 적합화될 수 있다. 현재 이용가능한 장치는 환자의 기도에서 원하는 위치를 내비게이팅하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 전자기 내비게이션 기관지경은 폐의 기관지 경로를 통해 내시경 도구 또는 카테터를 위치파악하고 안내하도록 설계된 전자기 기술을 활용하는 의료 절차이다. 가상 기관지경(VB) 나선형 CT 데이터로부터 기관지내 이미지를 생성하는 3차원, 컴퓨터 생성 기술이다. 최근 컴퓨터 단층촬영(CT) 흉부 스캔 및 일회용 카테터 세트로부터 가상, 3차원 기관지 맵을 사용하여, 의사는 폐 내의 원하는 위치로 생검 병변으로 내비게이팅하여, 림프절로부터 샘플을 취하고, 방사선요법을 안내하거나 근접치료(brachytherapy) 카테터를 안내하기 위해 마커를 삽입할 수 있다. 이러한 기존 기술은 절차를 계획하거나, 생검으로 종양을 진단하거나, 하나 이상의 카테터를 배치하기 위한 가이드와이어를 배치하는 데 사용될 수 있다. 가이드 와이어(104)가 표적 절제 구역 근처(예를 들어, 표적 절제 구역으로부터 0 내지 10 mm 이내 또는 표적 절제 구역 이내)의 기도에 배치된 후 초박형 기관지경은 와이어가 제 자리에 남아 있는 상태로 인출될 수 있고 전극 카테터는 와이어를 통해 교환될 수 있다. 대안적으로, 전자기 내비게이션 기관지경을 사용하여 유사한 결과를 얻을 수 있다. 선택적으로, 다중 카테터는 대안적으로 이중 풍선 구조를 가질 수 있으며, 이는 도 5a 또는 5b에 도시된 장치와 유사하다.
전극이 있는 다중 카테터, 또는 풍선 요소는, 와이어를 통해 기관지경을 카테터로 교체하여 설명된 방식으로 배치할 수 있다. 따라서 종양이 에너지 전달 요소에 둘러싸이고 기관지경 및 가이드 와이어가 제거된 후, 카테터의 근위 단부는 체외에서 RF 발생기에 연결될 수 있다. 본 발명의 기술 대상은 또한 생검이 림프절 전이를 나타내는 경우 림프절을 절제하는 데 사용될 수 있다.
가이드 와이어 또는 카테터 상의 방사선불투과성 마커는 원하는 정확한 위치에 전극을 배치하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, RF 전극은 방사선불투과성일 수 있다. 본 명세서에 개시된 절제 카테터 중 임의의 것은 그의 에너지 전달 요소(들)를 원하는 위치에 머무르도록 보장하고 구체적으로 환자가 숨을 쉬거나 기침할 때 우발적인 이탈을 피하기 위해 카테터의 원위 부위에 보유 또는 고정 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보유 또는 고정 메커니즘은 사전정의된 비-선형 형상(도시되지 않음), 팽창가능한 풍선, 스프링 장착된 또는 와이어 활성화된 스플라인, 스텐트, 또는 카테터의 원위 부위에 위치한 전개가능한 바브를 채택하는 카테터의 섹션을 포함할 수 있다. 전극 카테터의 크기 및 설계는 일반 또는 초박형 기관지경의 작업 채널과 상용가능하도록 만들 수 있다. 에너지 전달 및 신호 전송(온도 및 임피던스)을 위한 다중 전기 연결이 구상된다. 절제 카테터는 물질 전달 루멘을 포함할 수 있으며, 이는 기도 내로 약물, 형광투시법을 사용하여 해부학적 구조를 시각화하는 조영 매체, 및 폐 허탈을 유도하는 물질과 같은 물질을 전달하는 데 사용될 수 있다. 선택적으로, 가이드 와이어 루멘은 가이드 와이어가 제거될 때 물질 전달 루멘으로 기능할 수 있으며, 이는 카테터의 직경이 최소화되는 것을 가능하게 할 수 있다. 절제 카테터는 탄화(charring) 및 임피던스 상승을 방지하고 더 큰 병변 생성을 가능하게 하기 위해 관주 유체를 전극을 둘러싸는 기도로 주입하는 데 사용되는 관주 전달 루멘을 포함할 수 있다. 관주 전달 루멘은 물질 전달 루멘 또는 가이드 와이어 루멘과 동일한 루멘일 수 있다.
도 10a에 도시된 바와 같이 E1, E2 및 E3으로 표지된 3개의 RF 전극이 B1, B2 및 B3으로 표지된 3개의 개별 기도에 배치될 수 있다. 예를 들어, 3개의 전극은 도 9에 도시된 카테터 구현예와 같은 개별 카테터 상에 전달될 수 있다. 다상 RF 절제 파형은 회전 절제 전기장을 설정하는 데 사용될 수 있으며, 이는 절제 에너지를 더 국소화된 방식으로 종양으로 전달한다. 도 10b는 다중 RF 전극에 둘러싸인 표적 종양을 절제하는 데 사용될 수 있는 다상 RF 파형을 예시하며, 여기서 RF1은 전극 E1로 전달되는 RF 신호이고, RF2는 전극 E2로 전달되며, RF3은 전극 E3으로 전달된다. 이 예에서, 파형 RF1, RF2 및 RF3은 120° 위상이 떨어져 편이되어 있다. 이러한 위상-편이 파형의 적용은 회전 다중극 절제 필드를 생성하며, 이는 종양 공간의 커버리지를 향상시키고 더 균일한 병변을 제공하는 잠재력을 가진다. 원칙적으로, 위상 RF 절제는 전류가 위상 차이에 의해 지시된 순서로 다수의 전극으로부터 또는 다수의 전극으로 흐르는 것을 제외하고는 이극 절제와 유사하게 작동한다. 각각의 전극은 상이한 위상을 갖는 RF 공급원에 의해 구동된다. 각각의 전극 쌍(예를 들어, E1-E2, E2-E3 및 E3-E1) 사이에서 발생하는 RF 전압은 RF 전류를 구동하여 종양 공간에서 더 균일한 가열 패턴으로 흐르게 한다. 전력 수준은 1 내지 200 W 범위이고, 30초 내지 30분의 지속기간을 갖는다. 온도 센서는 사용자 정의 표적 주위의 국소 온도 값을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 표적의 온도는 60 내지 115°C 범위, 바람직하게는 50 내지 80°C 범위에서 변할 수 있다. 위상 절제 에너지를 전달할 수 있는 RF 발생기는 추가적인 RF 전력 단계를 가질 수 있다. 도 10c는 다상 RF 에너지 공급장치(175)의 예를 보여주며, 여기서 각각의 출력(177)은 독립적으로 제어된 위상을 가질 수 있다. 각각의 출력에서 RF 신호의 위상은 개별 RF 전력 공급장치(176), 또는 대안적으로 중앙 마이크로컨트롤러에 의해, 소프트웨어를 통해, 또는 하드웨어에 의해, 예를 들어 도 10d에 도시된 바와 같은 더 높은 주파수의 디지털 클록을 분할함으로써 제어될 수 있다. 도 10d에 도시된 바와 같이 디지털 클록은 주파수(181, 182, 및 183)의 1/6 주기인 주기(예를 들어, t0에서 t1까지)를 갖는 기본 주파수(180)를 가질 수 있으며, 이는 절제 전극으로 전달되고 하나의 기본 주기만큼 오프셋된다. 선택적으로, 각각의 전극 E1, E2, 및 E3(및 각각의 RF 전력 전압 VRF1, VRF2 및 VRF3)은 RF 에너지 공급장치(175)의 단자(178)에서 접지 전압 VGND에 연결된 분산형 접지 패드로 전기 회로를 완성할 수 있다. 대안적인 구현예는 3개 초과의 전극 및 파형 또는 3개 미만(예를 들어, 2개의 전극 및 파형)을 포함할 수 있다.
RF 콘솔이 다수의 전극, 또는 다수의 풍선에, 또는 풍선 및 전극 에너지 요소의 조합에 전달하는 이극 또는 다중극 RF 절제 파라미터의 예는 30초 내지 30분의 지속기간 동안 1 내지 200 W 범위의 전력을 포함할 수 있다. 조직 임피던스는 30 내지 1000옴 범위로 예상될 수 있고 시스템은 고 임피던스(예를 들어, 1000옴 초과)가 감지되는 경우 과열, 기도 벽과의 불량 전극 접촉으로 인한 조직 탄화 또는 제어되지 않은 절제를 피하기 위해 전력 전달을 중단하거나 감소시킬 수 있다. 건조된 조직이 자연적으로 또는 관주에 의해 재수화된 후, 에너지 전달은 자동적으로 재개될 수 있다. 임피던스 모니터링은 또한 조직 온도가 효과적인 종양 절제를 위해 충분히 상승했는지 여부를 결정하고 에너지 전달의 완료를 유도하기 위해 에너지 전달 동안 사용될 수 있다. 파라미터는 다상 RF 절제 파형 또는 단상 파형에서 사용될 수 있다.
선택적으로, 절제 에너지 콘솔은 다중채널 다중극 모드에서 다수의 RF 전극(예를 들어, 단일 절제 장치 또는 개별 절제 장치 상의)으로 전달 절제 에너지를 전달할 수 있고 독립 파형(예를 들어, 도 10c에 도시된 VRF1, VRF2 등)은 동위상(in-phase)일 수 있다.
시스템
본 명세서에 개시된 바와 같은 기관지내 폐 종양 절제를 위한 장치(예를 들어, 장치 220, 255, 또는 270)는, 소프트웨어(292)로 프로그램가능한 컨트롤러를 포함하는 컴퓨터 절제 에너지(예를 들어, RF) 콘솔(291), 전도성 유체 공급장치(293) 및 펌프(294), 진공 펌프(295), 폐색장치 팽창기(296)(예를 들어, 취입기(insulflator), 밸브가 있는 시린지(297), 전동 펌프, 가압 유체에 대한 전동 밸브) 및 장치의 근위 부위를 콘솔, 펌프, 또는 진공 펌프에 연결하는 관련 커넥터 케이블 및 튜브를 추가로 포함하는 도 11에 도시된 바와 같은 시스템(290)의 일부일 수 있다.
선택적으로, 시스템(290)은 하나 초과의 절제 장치, 예를 들어 도 9에 도시된 바와 같은 폐색 카테터(270)를 통해 전달가능한 다중 절제 장치(100 및 101), 또는 다중 절제 장치(예컨대, 220 또는 255)를 포함할 수 있다. 시스템(290)은 또한 가이드와이어(227), 전달 시스(213), 분산 접지 패드, 또는 기관지경(221)을 포함할 수 있다. 절제 콘솔(291)은 절제 장치(220, 255, 270)에 전극을 연결할 수 있고, 임피던스 및 위상 및 디스플레이를 측정하고 사용자에게 그 값을 표시하는 임피던스 및 위상 모니터링 회로 및 소프트웨어(298)를 추가로 포함할 수 있다. 선택적으로, 임피던스 및 위상 모니터링 회로 및 소프트웨어(298)는 별도의 구성요소에 있을 수 있으며, 이는 절제 콘솔에 연결되어 측정된 임피던스 또는 위상을 절제 콘솔 소프트웨어(292)의 제어 알고리즘에 입력할 수 있다.
시스템은 절제 콘솔(291), 펌프(294), 컨트롤러 소프트웨어(292), 및 선택적으로 임피던스 및 위상 모니터링 회로 및 소프트웨어(298), 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 절제 콘솔(291), 펌프(294), 컨트롤러 소프트웨어(292), 및 선택적으로 임피던스 및 위상 모니터링 회로 및 소프트웨어(298)는 개별적으로 제공될 수 있다.
소프트웨어(292)는 진공 펌프(295)를 제어하여 표적 폐 부분으로부터 공기를 제거하는 알고리즘을 포함할 수 있다. 진공 펌프는 대기와 표적 폐 부분 사이의 압력의 차이를 나타내는 압력 센서를 가질 수 있다. 진공 펌프는 1 내지 5 atm 범위의 최대 음압 차이를 가할 수 있고, 알고리즘은 압력 차이를 입력하며 압력 차이가 최대 음압 차이에 도달하면 진공 펌프를 차단할 수 있고, 이때 진공 펌프는 예를 들어 밸브를 닫음으로써, 폐 내의 압력을 유지하기 위해 폐 부분으로부터 공기 흐름을 밀봉하도록 신호를 받을 수 있다. 전도성 유체가 폐로부터 공기가 제거되는 동일한 루멘을 통해 주입되는 구현예에서, 시스템은 예를 들어 압력 센서 신호 또는 알고리즘이 장치(예를 들어, 220, 255, 또는 270)의 원위 및 근위 전극과 연관된 조직 임피던스 및 위상을 통해 충분한 폐 부분 허탈을 감지하면 진공 펌프로부터 주입 펌프로 유체 연통을 전환하는 자동 제어된 스위칭 밸브를 가질 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어(292)는 절제 콘솔(291)을 제어하여 전기 파형(예를 들어, 주파수 범위에 걸친 저전력 고주파 전류)을 원위 및 근위 전극에 전달하여, 진공 펌프(295)의 작동 동안 조직 임피던스 또는 위상을 모니터링하고, 임피던스 강하가 폐 허탈을 나타내는 경우 진공 펌프가 정지하도록 제어할 수 있다. 소프트웨어(292)는 펌프(294)를 제어하여 유체 공급장치(293)로부터 장치로 그리고 표적 폐 부분 내로 전도성 유체를 펌핑할 수 있고, 선택적으로 전기 파형을 전달하여 주입을 평가하기 위해 임피던스 또는 위상을 동시에 모니터링할 수 있다. 선택적으로, 주입은 콘솔(291)로부터 절제 에너지가 전달되는 동안 계속될 수 있다(예를 들어, 약 5 mL/min의 속도로). 소프트웨어(292)는 온도 및 임피던스의 안전 모니터링을 포함하여 절제 에너지 전달 프로파일을 추가로 제어할 수 있다.
대안적으로, 음압은 수동 흡입 도구로 카테터를 통해(예를 들어 관주 포트(235) 및 관주 루멘을 통해) 공기를 흡인함으로써 표적 폐 부분으로부터 공기를 제거하기 위해 수동으로 적용될 수 있다. 수동 흡입 도구는 시린지일 수 있으며, 시린지를 당길 때 카테터로부터 공기를 흡입하고 시린지를 누를 때 대기로 배출할 수 있도록 하는 2개의 체크 밸브를 추가로 가질 수 있다. 압력 센서는 관주 루멘 내에 위치할 수 있다. 사용 시, 의사는 환자의 폐 내에 절제 카테터를 위치시키고, 폐색장치를 배치한 다음, 낮은 전류를 전달하고 근위 및 원위 전극 사이의 조직 임피던스를 측정하여 측정된 이극 임피던스, 및 선택적으로 압력 센서에 의해 측정된 압력을 모니터링하면서 수동 흡입 도구로 수동으로 흡입을 가할 수 있다. 임피던스의 5% 내지 20% 강하는 기도가 충분히 허탈되었음을 나타낼 수 있다. 흡입을 적용하고 임피던스 또는 압력 강하를 통해 충분한 허탈을 확인한 후 사용자는 임피던스 또는 압력을 모니터링하는 동안 흡입 도구를 정적 설정으로 유지할 수 있다. 안정적인 임피던스 또는 압력은 표적 폐 부분이 충분히 허탈된 상태로 유지됨을 나타낼 수 있다. 이 단계 동안 임피던스 또는 압력의 상승은 폐색장치가 기도를 충분히 폐색하지 못하고 있음을 나타낼 수 있고, 사용자는 폐색장치의 위치를 변경하거나, 폐색장치를 검사하거나, 재팽창시켜 이를 해결할 수 있다.
흡입이 수동으로 가해지는 경우, 사용자는 표적 폐 부분이 충분히 허탈되었다고 만족할 때 알고리즘을 (예를 들어, 절제 콘솔의 액추에이터를 누름으로써) 개시할 수 있다. 흡입이 소프트웨어(292)의 알고리즘에 의해 자동으로 가해지는 경우, 알고리즘은 흡입 단계가 절제로 충분히 진행되는 동안 임피던스 또는 압력 강하를 나타내는 사용자 메시지를 보낼 수 있고 사용자는 알고리즘이 계속되도록 절제 단계를 (예를 들어, 절제 콘솔의 액추에이터를 누름으로써) 활성화할 수 있다.
소프트웨어(292)의 알고리즘은 펌프의 속도를 제어함으로써 주입된 전도성 유체의 유량을 지시할 수 있다. 절제 단계 동안 소프트웨어(292)의 알고리즘은 펌프(294)가 절제 RF 에너지 전달 없이 전도성 유체 공급원(293)으로부터 전도성 유체를 전달하도록 지시하여 주입 루멘을 전도성 유체로 프라이밍하고, 절제 RF 에너지가 전달되는 것을 시작하기 전에 적어도 소량의 전도성 유체가 표적 폐 부분의 기도 내에 있도록 보장하는 프라이밍 단계에 진입할 수 있다. 예를 들어, 프라이밍 단계는 5초 동안 5 mL/min의 속도로 또는 측정된 임피던스가 최대 지속기간(예를 들어, 15초)까지 또 다른 10% 내지 20% 강하될 때까지 전도성 유체를 주입할 수 있다. 적어도 10%의 임피던스의 강하는 관주가 적절하다는 것을 나타낼 수 있다. 임피던스가 이 프라이밍 단계 동안 강하하지 않으면 알고리즘은 관주, 유체 펌프, 또는 전도성 유체 공급에 문제가 있을 가능성을 나타내는 사용자 에러 메시지를 전송할 수 있다. (예를 들어 10% 내지 20% 범위의 값의) 임피던스 강하가 프라이밍 단계 동안 측정되면 알고리즘은 절제 RF 전달 단계를 지속할 수 있다.
일 구현예에서, 절제 RF 전달 단계 동안 전도성 유체의 관주 속도는 절제 RF가 전달되기 시작할 때 0 mL/min로 시작될 수 있다. 이는 전달되는 전도성 유체의 양을 최소화하는 데 도움이 될 수 있다. 절제 RF의 전달 동안, 온도, 절제 전극(234, 434, 534, 250)과 연관된 온도 센서(242, 442, 542, 262)에 의해 모니터링된 온도는 제어 알고리즘으로 입력될 수 있으며, 온도가 미리 정의된 상한 임계 온도(예를 들어, 95°C)로 증가할 때 RF 에너지를 일정한 전력으로 계속 전달하면서 관주 유량이 (예를 들어, 5 mL/min의 속도로) 켜질 수 있다. 관주는 절제 전극을 냉각시켜 상한 온도 임계값 아래를 유지할 것으로 예상된다. 측정된 온도가 미리 정의된 하한 임계값(예를 들어, 85°C)으로 감소하면 일정한 RF 전력을 유지하면서 관주 유량을 정지 또는 감소시키도록 지시하여 온도를 상승시킬 수 있다. 알고리즘은 미리 설정된 절제 지속기간에 도달하거나 다른 종료 트리거가 발생할 때까지 상한 및 하한 임계값 내로 온도가 유지되도록 유량을 계속 조정할 수 있다. 다른 종료 트리거에는 사용자가 절제 RF 전력 액추에이터를 눌러 수동으로 절제를 종료하는 것 또는 알고리즘에 의해 촉발된 자동 차단 오류가 포함될 수 있다. 자동 차단 오류는 상한 및 하한 임계값 내에서 온도를 유지할 수 없거나, 시스템 구성요소의 고장(예를 들어, 불충분한 전도성 유체 공급, 펌프 오작동, 밸브 오작동)에 의해 유발될 수 있다.
절제 지속기간은 30초 내지 30분의 범위일 수 있고, 선택적으로 원하는 절제 크기에 기초하여 의사에 의해 선택될 수 있다. 예를 들어, 동물 및 벤치 모델에서, 본 발명자들은 5 mm 길이 및 1.5 mm 직경인 절제 전극(234)과 함께 5% HTS을 사용하여 5분 절제 시 직경이 약 1.5 내지 2 cm인 구형 절제가 발생하고; 적어도 7분 시 2 내지 2.5 cm 직경의 절제가 발생하며; 적어도 10분 시 2.5 내지 3 cm 절제가 발생하고; 적어도 15분 시 3 cm 이상의 직경 절제가 발생한다는 것을 경험적으로 입증하였다. 표적 기도에 대한 종양의 크기 및 위치에 따라 의사는 종양을 포괄하는 적절한 절제 지속기간을 선택할 수 있고 콘솔(291)에 있는 사용자 인터페이스를 사용하여 알고리즘에 지속기간을 입력할 수 있다. 알고리즘은 선택된 지속기간 및 입력 지속기간에 따른 예상 절제 직경을 사용자 인터페이스에 표시할 수 있다. 대안적으로, 의사는 원하는 절제 치수(예를 들어, 직경)를 알고리즘에 입력할 수 있고 지속기간이 계산되어 표시될 수 있다. 의사는 표적 종양의 크기 및 종양의 위치에 따라 치료 계획을 생성할 수 있다. 치료 계획은 종양에 대한 원하는 절제 크기 및 기도에서의 배치를 포함할 수 있고, 선택적으로 단일 절제가 종양을 완전히 포괄하는 것으로 예상되지 않는 경우 여러 방향에서 종양을 절제하기 위한 폐 내 상이한 표적 위치에서의 다중 절제를 포함할 수 있다.
선택적으로, 절제 RF 전달이 종료된 후(예를 들어, 절제 지속기간이 완료되었거나 조기 절제 종료가 트리거됨), 흡입은 주입된 전도성 유체를 제거하도록 알고리즘에 의해 활성화될 수 있다.
대안적으로, 소프트웨어(292)는 온도 설정점을 얻기 위해 온도 센서(예를 들어, 242, 262)로부터의 전극 온도 피드백에 기초하여 절제 에너지를 전달하는 동안 전도성 유체의 전달 속도를 (예를 들어, 펌프 속도를 통해) 제어할 수 있다. 예를 들어, 일정한 전력이 전달될 수 있고 일정한 주입 유량이 전달될 수 있으며 온도 설정점에 근접할 때 전력, 유량 또는 둘 다의 조합이 온도 설정점에 도달하도록 적정될 수 있다. 실제 전극 온도가 설정점 아래이면, 주입 속도는 감소될 수 있고/있거나 전력은 증가될 수 있다. 실제 전극 온도가 설정점을 초과하면, 주입 속도는 증가될 수 있고/있거나 전력은 감소될 수 있다.
선택적으로, 폐색장치 팽창 압력은 폐색장치 팽창기(296) 또는 밸브(297)와 폐색장치(231, 431, 481, 531, 581) 사이의 폐색장치 팽창 루멘에 배치된 압력 센서(425)에 의해 모니터링될 수 있다. 폐색장치 팽창 압력은 소프트웨어 알고리즘(292)에 의해 입력되고 모니터링될 수 있으며, 예를 들어 진공 흡입을 시작하기 위한 요건(예를 들어, 풍선 팽창 압력은 2 ATM과 같은 미리 정의된 임계값을 초과해야 할 수 있음)으로서, 또는 실패 모드의 감지(예를 들어, 풍선 팽창 압력의 급격한 강하는 RF 전달의 종료를 트리거할 수 있는 폐색장치의 파열을 나타낼 수 있음)로서 사용자 인터페이스에 대한 압력을 표시하기 위해 알고리즘에 의해 선택적으로 사용될 수 있다.
고장성 식염수와 같은 전도성 유체는 100°C 초과의 비등 온도를 가질 수 있으며, 이는 더 큰 절제 에너지를 전도성 유체에 침착시킬 수 있을 뿐만 아니라 더 높은 유체 온도가 표적 조직의 절제를 용이하게 하도록 할 수 있다. 이는 연골성 기도 벽을 통해 열에너지 및 전기 에너지를 전달하여 종양을 절제할 때 특히 가치가 클 수 있는데, 기도 벽이 상대적으로 낮은 열 전도도 및 전기 전도도를 가지며 종양 절제에는 큰 절제가 필요하기 때문이다. 예를 들어, 20% 고장성 식염수와 같은 전도성 유체는 약 105°C 내지 110°C 범위의 비등 온도를 가질 수 있다.
폐의 폐색된 표적 부위에 주입되는 전도성 유체의 온도를 끓는점에 가깝게 상승시켜 폐의 폐색된 표적 부위에서 증기를 발생시키는 것이 유리할 수 있다. 증기를 발생시키고 폐색 장치(예를 들어, 풍선)로 폐의 표적 부위에 트래핑하면 전도성 유체의 증기압이 증가하여 끓는점을 추가로 상승시키며, 이는 더 큰 절제 에너지가 전달되도록 할 수 있다. 기도 연골 벽을 약 100°C의 온도에 장시간, 예를 들어 2 내지 10분 동안 노출시키면, 전도성 유체의 농도가 부드러워지고 전도성 유체가 표적 폐 조직으로 더 잘 침투하고 전진할 수 있다는 이점이 제공된다. 또한, 폐 실질이 가열될 때 폐 실질이 수축하고 실질에 연결된 기도가 서로 더 가깝게 당겨진다. 표적화된 폐 영역에서 생성된 증기는 관련 실질로 전달되어 절제 에너지의 전달 전에 또는 전달 동안 실질을 수축시키며, 이는 종양 절제 효과를 개선할 수 있다. 에너지 전달 콘솔은 표적 부위 내 유체의 압력에서 전도성 유체의 끓는점에 가까운 범위 내에 있는 온도 설정점을 가능하게 하는 에너지 전달 제어 알고리즘을 포함할 수 있다. 선택적으로, 알고리즘은 증기를 생성하기에 적합한 온도 설정점(예를 들어, 20% 고장성 식염수가 전도성 유체인 경우, 증기-생성 단계에 대한 온도 설정점은 100°C 내지 110°C의 범위, 바람직하게는 약 105°C일 수 있음)으로 에너지를 전달하는 증기-생성 단계를 가질 수 있다. 표적화된 폐 조직의 절제는 이러한 상승된 온도 설정점에서 수행되고 1 내지 10분의 지속기간 동안 지속될 수 있다. 대안적으로, 증기-생성 단계는 미리 정의된 지속기간(예를 들어, 최대 2분)을 가질 수 있거나 높은 임피던스의 스파이크가 증기 생성을 나타낼 수 있는 전극 사이의 임피던스를 모니터링함으로써 제어될 수 있다. 또한 대안적으로, 증기 생성 단계는 감소된 온도 설정점의 절제 단계로 번갈아가며 수행될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 2분의 에너지 전달이 105°C 설정점으로, 후속 2분에서 85°C 설정점으로, 후속 2분에서 105°C 설정점으로, 그리고 절제 지속기간(예를 들어, 8 내지 15분 또는 약 10분 범위의 총 지속기간)이 만료되거나 치료 목표가 달성될 때까지(예를 들어 이동 평균 임피던스 표적화된 임계값 초과로 증가함) 계속하여 수행될 수 있다. 선택적으로, 장치의 원위 부위에 있는 압력 센서는 컨트롤러에 압력 신호를 입력하는 데 사용될 수 있고 압력의 상승은 적절한 증기 생성을 나타낼 수 있다. 선택적으로, 증기-생성 단계는 절제 요소로부터 절제 에너지를 전달하여 또는 대안적으로 폐색 장치에 원위인 장치에 배치된 직접 열 저항 코일로부터 열에너지를 전달하여 전도성 유체를 가열하는 것을 수반할 수 있다. 직접 열 저항 코일은 열 전도에 의해서만 전도성 유체를 가열하는 장치 샤프트 주위에 코일링된 전기 절연체(예를 들어, 폴리이미드, 파릴렌)를 갖는 전기적 저항 금속일 수 있다. 증기-생성 단계 후에, 상술한 바와 같이 증기-생성 단계의 설정점보다 낮은 온도 설정점을 가질 수 있는 종양 절제 단계가 이어질 수 있다.
전도성 유체가 표적 부위에 주입될 때, 제어 알고리즘은 전도성 유체의 끓는점 아래로 유지되도록 85°C 내지 115°C, 바람직하게는 90°C 내지 105°C 범위의 표적 설정 온도를 사용할 수 있다. 대안적으로, 폐색된 표적 부위에서 증기를 발생시키는 것이 바람직할 수 있으며, 급속히 상승하는 임피던스, 온도 또는 전기 위상(즉, 절제 전류와 절제 전압 사이의 위상)의 급격한 변화에 의해 트리거되는 빠른 RF 에너지 차단과 같은 충분한 안전성 메커니즘이 시스템에 설계되어 있는 경우, 설정 온도는 105°C 내지 115°C의 범위일 수 있다.
본 명세서에 논의된 바와 같이, 전기 임피던스 및 위상은 근위 및 원위 전극 사이 또는 이들 중 어느 하나의 전극과 분산 전극(예를 들어, 피부 상에 배치된 접지 패드) 사이에서 측정될 수 있다. 임피던스 분광학은 전류가 전달되는 임피던스 모니터링 전극(들) 근처의 조직을 특성화하기 위해 절제 콘솔(291)의 소프트웨어 알고리즘으로 계산할 수 있다. 조직은 정상 조직과 비교하여 절제된 암 조직과 비교한 암 조직을 식별하기 위해 특성화될 수 있다. 선택적으로 또는 대안적으로, 도 15에 도시된 바와 같이 절제 카테터는 근위 전극(237)에 더하여 절제 전극(234)에 원위에 배치된 제3 전극(537)을 가질 수 있다. 장치의 다른 구성요소는 도 3에 도시된 구현예와 유사할 수 있고 제3 전극(537) 이외의 콜아웃 번호는 도 3에 도시된 것과 동일하게 유지된다. 도 15에서 제3 전극(537)은 표적 종양(80)의 제1 측(예를 들어, 원위 측)에 배치될 수 있는 한편 근위 전극(237)은 종양(80)의 제2 측(예를 들어, 근위 측)에 배치되어, 절제 전극(234)을 2개의 임피던스 모니터링 전극(237 및 537) 사이에, 예를 들어 종양(80) 내에 배치할 수 있다. 이러한 구성에서, 임피던스 및 위상을 모니터링하기 위한 전극(237 및 537) 사이를 통과하는 전류는 점선(540)으로 표시된 바와 같은 종양(80)을 통해 직접 통과할 수 있다.
시스템 제어 알고리즘의 구현예
시스템은 절제 요소를 관주하는 다양한 수단을 사용할 수 있다. 연동 펌프, 주입 펌프, 팽창기/수축기가 사용될 수 있다. 본 발명의 범위를 제안하지 않으면서, 연동 펌프의 경우, 관주 유량은 펌프 헤드의 회전 속도를 제어함으로써 간접적으로 제어될 수 있다. 펌프는 회전 속도를 관주 용적으로 변환하기 위한 계수를 생성하도록 보정된다. 예를 들어, 20 내지 100 rpm 범위의 회전 속도가 사용되어 2 내지 10 ml/min 범위의 유량을 생성할 수 있다. 이 예에서 회전 속도를 관주 용적으로 전환하는 전환 계수는 .1 mL/min/rpm이 될 것이다.
유량 대신, 컨트롤러는 고장성 용액(또는 상기에 논의된 다른 수용액 중 임의의 것)의 볼러스의 용적을 제어할 수 있다. 예를 들어, 10 ml 용적의 볼러스는 5 min 동안 활성화된 2 ml/min의 관주 속도와 동일하다. 최대 60 ml의 볼러스 용적이 사용될 수 있다.
다음은 전도성 유체를 전도성 유체 공급장치(293)에서 카테터(220, 255, 270)로 전달하기 위한 펌프(294)를 제어하기 위해 절제 콘솔(291)에 저장된 소프트웨어(292)의 일부일 수 있는 펌프 제어 알고리즘의 구현예에 대한 설명이다(도 11). 이 알고리즘은 표적 범위 내 온도를 유지하기 위해 프라이밍 단계 및 절제 단계 동안 펌프를 작동하는 기능을 할 수 있다. 상기 온도는 절제 전극(234) 내 온도 센서로 측정될 수 있고 조직 온도를 나타낼 수 있다. 상기 온도는 또한 전극 온도 또는 절제 전극에 접촉하는 전도성 유체의 온도를 나타낼 수 있다. 당업자에게 잘 알려진 비례-적분-미분(PID) 유형의 제어와 달리, 본 발명은 치료적으로 유효한 것으로 알려진 범위 내로 상기 온도를 유지하고, 급격한 임피던스 및 온도 상승을 피하며, 환자의 폐에 주입된 고장성의 양을 최적화하는 3가지 목적으로 펌프 유량을 제어한다. 예를 들어, PID 컨트롤러는 온도가 치료적 범위 내에 도달하면 통상적으로 실질적으로 일정하거나 엄격한 범위 내에서 유량을 제어하도록 결정될 것이다. 대신, 본 발명에 따른 컨트롤러는 상기 온도가 표적화된 범위에 이미 도달한 경우조차도 낮은 유량 값 및 높은 유량 값 사이에서 유량을 조절한다. 따라서, 본 발명에 따른 컨트롤러는 고장성 식염수 효과적인 작동 범위 내에서 주입된 고장성 식염수의 전체 양을 최소화하는 목적으로 의도적으로 시스템에 유량 가변성을 도입한다. 당업자는 고정된 저-고 유량이 아닌 가변 유량을 사용하도록 결정할 수 있다. 예를 들어, 낮은 값에서 높은 값으로 유량을 증가시키는 대신, 점진적인 증가를 사용할 수 있다. 유사하게, 다양한 예측 알고리즘을 유량을 제어하는 데 사용할 수 있다. 시스템이 급속히 상승하는 온도을 감지하면, 유량은 온도 상승을 예상하여, 과열 조건을 피하도록 더 높게 조정될 수 있다. 유사하게, 시스템이 급속히 하강하는 온도를 감지하면, 큰 온도 변동을 피하기 위해 유량을 더 낮은 속도로 낮출 수 있다. 오차 값(즉, 실제 유량과 설정 유량 사이의 차이)에 대응하여 비선형 유량 조절을 사용함으로써 변형된 PID 알고리즘이 또한 사용될 수 있다. 제어 파라미터가 고장성 식염수 볼러스 용적인 경우 동일한 제어 개념이 사용될 수 있다.
펌프 제어 알고리즘은 새로운 임피던스 또는 온도 데이터 입력이 절제 콘솔로부터 수신될 때마다 실행된다. 임피던스 입력은 40밀리초 간격으로 도착할 수 있다. 온도 데이터 입력은 10밀리초 간격으로 도착할 수 있다. 알고리즘은 도 16a에 도시된 순서도에 예시되어 있으며 도 16b, 16c, 및 16d에 더 자세하게 설명되어 있다. 펌프 제어 알고리즘의 출력은 명령된 유량이다. 추가적으로, 알고리즘은 과열 또는 고-임피던스 상황을 관리하는 것과 관련된 결정을 내릴 수 있다. 이러한 상황에서, 전력은 온도 및 임피던스를 정상 범위로 되돌리기 위해 일시적으로 하향 조절될 수 있다. 대안적으로, 알고리즘은 과열 또는 고-임피던스 조건이 미리 결정된 시간 동안 지속되면 에너지의 전달을 종결하도록 결정할 수 있다. 이전에 명령한 유량과 상이한 경우, 새로운 유량 요청이 펌프에 전송된다. 본 발명의 알고리즘 양태가 과온도 또는 과임피던스 조건이 발생하자마자 RF 전달을 중단하지 않는다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 오히려, 알고리즘은 고장성 식염수의 유량을 최적으로 조절하여 이러한 조건을 수정하려고 시도한다.
박스(610)에서, 알고리즘은 고 유량 및 과열 유량 설정을 조정할 필요가 있는지 여부를 계산한다.
설정 조정을 계산한 후, 알고리즘은 주 펌프 제어 상태 머신, 박스(611)을 실행한다. 상태 머신은 펌프에 전송할 3가지 유량 중 하나를 선택한다: 저 유량, 고 유량, 및 과열/과-임피던스 유량. 추가적으로, 냉각전 및 냉각후 유량이 각각 기도-전극 전기 접촉을 향상시키고 절제 후 기도를 냉각시키는 목적을 위해 사용될 수 있다. 그러나, 상태 머신의 출력은 열거형이 아닌 mL/min 단위의 숫자 값이다. 상태 머신이 유량을 선택할 때, 유량에 상응하는 전류 설정이 출력된다. 예를 들어, 상태 머신이 과열/과-임피던스 유량을 선택하고 과열/과-임피던스 유량에 대한 전류 설정이 6 mL/min인 경우, 상태 머신은 6 mL/min을 출력한다. 간단하게 설명하기 위해, 본 명세서의 설명은 과열 및 과-임피던스 조건에 대해 동일한 유량을 사용한다. 본 발명의 사상을 벗어나지 않고서, 다양한 과열 및 과-임피던스 유량 값이 사용될 수 있다. 이는 상태 머신(SM) 명령 유량으로 지칭될 것이다.
온도 또는 임피던스가 각각 과열 또는 과-임피던스 임계값을 초과하는 경우, 컨트롤러는 유량을 과열 또는 과-임피던스 유량 값으로 증가시키도록 펌프에 명령할 수 있다. 이렇게 함으로써, 시스템은 조직의 과열 또는 고장성 식염수의 비등을 방지하려고 시도한다. 일단 유량이 이러한 높은 수준으로 증가하면, 컨트롤러는 과열 또는 과-임피던스 조건이 해결되더라도 일정 시간 동안 이러한 수준을 유지하도록 결정할 수 있다. 이렇게 함으로써, 컨트롤러는 과열 또는 과-임피던스 조건이 반복될 가능성을 감소시키려고 시도한다.
예시의 목적으로, 설정 조정 계산 섹션에서 유량 설정을 변경할 필요가 있다고 결정하면, 명령된 유량은 새로운 설정, 박스(613)과 일치하도록 조정된다. 예를 들어, 알고리즘을 시작할 때, 고 유량 = 2 mL/min이고 과열 유량 = 6 mL/min라고 가정한다.
그런 다음 설정 조정 계산 섹션에서 계산된 보류 중인 설정은 고 유량 = 4 mL/min이고 과열 유량 = 8 mL/min이라고 가정한다. 상태-머신(SM) 명령 유량이 2 mL/min(고 유량의 현재 값)이면, 명령 유량은 여기에서 4 mL/min(새로운 고 유량 값)으로 조정된다. 반면에, SM 명령 유량이 저 유량과 동일하면, 저 유량 설정이 동적으로 변화하지 않기 때문에 여기에서 변경되지 않을 것이다. 이 섹션의 출력은 명령된 유량으로 지칭될 것이다. 이는 펌프를 제어하기 위해 전송되는 것이다. 일반적으로, 온도가 T_High 임계값을 초과할 때, 유량은 상태 머신의 요소(611, 612, 613 및 614)에 의해 고 유량으로 제어된다. 반대로, 온도가 T_Low 임계값 아래로 떨어질 때, 유량은 도 16a의 동일한 요소에 의해 저 유량으로 제어된다. 고 유량 및 저 유량 수준은 컨트롤러/상태 머신에 의해 자동으로 조정되거나, 사용자가 수동으로 조정할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러가 일정 시간(이는 수동으로 또는 자동으로 프로그래밍될 수 있음) 후, 고 유량 수준이 상기 온도를 T_Low 아래 수준으로 낮추는 데 효과적이지 않았다고 결정하면, 컨트롤러는 냉각이 더 효과적이도록 하기 위해 자동으로 고 유량을 더 높은 속도로 증가시킬 수 있다. 반대로, 냉각이 매우 효과적인 경우, 컨트롤러는 주입되는 고장성 식염수의 양을 최소화하기 위해 고 유량을 낮은 수준으로 감소시키기로 결정할 수 있다. 이러한 세부사항은 도 16b에 예시되어 있다. 동일한 개념이 저 유량 및 과열/과-임피던스 유량을 제어하는 데 적용된다. 과열 및 과-임피던스 상태 머신은 각각 도 16d 및 16e에 설명되어 있다.
그런 다음, 보류 중인 설정 변경(존재하는 경우)이 시스템의 나머지 부분, 박스로 브로드캐스팅된다(614). 새로운 설정은 UI의 고 유량 및 과열 유량 스핀 박스에 즉시 반영될 것이다.
보류 중인 유량 설정 조정을 계산하는 단계(610 및 611)(도 16a)의 더 상세한 보기가 도 16b에 도시되어 있다. 설정 조정 알고리즘은 측정된 온도가 < T_Low(620), T_Low과 T_High 사이(621), 또는 >= T_High(622)인지 여부에 따라 세 부분으로 나뉜다. 예를 들어, 시스템이 이전에 과열 조건에 도달했지만 과열 유량이 온도를 T_Low 아래로 복귀시키는 데 효과적이지 않았기 때문에 온도가 < T_Low이면(623), 상태 머신은 유량 설정을 증분하기로 결정한다(624). 그 이유는: 고 유량이 더 높았다면, 과열 온도 범위로 들어가는 것을 피할 가능성이 있을 수 있었기 때문이다. 온도가 >= T_High이지만 유량 최고 시간이 >= 유량 최고 최대 지속기간이면(625), 상태 머신은 현재 유량 최고 유량이 온도를 T_Low로 복귀시키는 데 효과적이지 않은 것으로 결정한다(625). 결과적으로, 유량 설정이 증분된다(626). 온도 < T_High이지만, 충분히 장시간 내에 T_Low 아래로 감소하지 않으면(즉, T_Low과 T_High 사이에 너무 오랫동안 머무르면), 상태 머신은 현재 고 유량이 효과적이지 않다고 결정한다(627). 그 결과, 유량 설정이 증분된다(628). 그렇지 않으면 유량 설정이 증분되지 않는다(629). 예를 들어, 다음 설정이 사용될 수 있다: T_Low = 85°C, T_High = 95°C, Flow_Low = 0 mL/min, Flow_High = 4 mL/min, Flow_high_time = 5초. 기타 다른 값이 동일한 효능으로 사용될 수 있으며, 예를 들어, T_Low는 60°C 내지 95°C의 범위일 수 있고; T_High는 75°C 내지 105°C의 범위일 수 있으며; Flow_Low는 0 내지 5 mL/min의 범위일 수 있고; Flow_High는 2 내지 16 mL/min의 범위일 수 있으며; Flow_high_time는 1 내지 30초의 범위일 수 있다. 동일한 개념이, 역으로, 현재 유량이 매우 효과적일 때 유량을 감소시키는 데 적용될 수 있다. 이렇게 함으로써, 주입되는 고장성 식염수의 전체 양이 최적화된다. 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 기타 다른 임계 값이 사용될 수 있다.
시스템의 전체 상태 머신은 도 16c에 더 상세하게 예시되어 있다. 상태 머신의 네 가지 상태는 IDLE(630), PRECOOL(631), NORMALCOOL(632), 및 POSTCOOL(633)를 포함한다. 실선 화살표는 상태 간 전환을 나타낸다. 전환을 유발하는 조건은 화살표에 직접 기재된 텍스트로 표시된다. 예를 들어, 전환 "정상냉각 시간 초과"(634)는 NORMALCOOL 상태 지속기간이 시간 설정을 초과하였을 때, 상태 머신이 POSTCOOL 상태(633)로 전환됨을 나타낸다. 전환에 작은 원으로 연결된 박스는 상태 머신이 전환 중일 때 수행되는 작동을 나타낸다. 예를 들어, "RF 전력 끔"이라는 텍스트가 포함된 전환 동작 박스(635)는 상태 머신이 NORMALCOOL(632)에서 POSTCOOL(633)로 전환될 때 RF 전력이 꺼짐을 나타낸다.
NORMALCOOL 상태(632)는 상태 머신에서 가장 복잡한 상태이다. 이의 세부사항은 도 16a 및 16b에 도시되어 있다. 이 상태에서, 시스템은 RF 에너지를 카테터로 전달하고 있다. NORMALCOOL 상태가 실행될 때마다, 과열(637)(도 16d) 및 과-임피던스(638)(도 16e) 조건도 확인한다. 간단한 온도 제어 하위-작업(636) 동안 온도가 지나치게 높으면, 유량은 증가되고; 지나치게 낮으면, 유량은 감소된다. 그러나, 하위-상태 머신(636)이 온도 또는 임피던스가 과열 또는 과-임피던스 조건에 도달했다고 결정하면, 각각 하위-상태 머신(637 및 638)을 호출한다. 온도 상태 머신 하위-작업(637)이 호출되면, 상태 머신은 더 정교한 계산을 수행하고 T_Overheat를 초과하는 경우 과열 유량을 명령할 책임이 있다. 예를 들어, T_Overheat는 105°C로 설정될 수 있고 Overheat_Flow는 12 mL/min일 수 있지만, 기타 다른 값이 또한 고려될 수 있다. 예를 들어, T_Overheat는 85 내지 115°C 범위일 수 있고; Overheat_Flow는 4 내지 14 mL/min 범위일 수 있다. 이 상태 머신은 간단한 온도 제어(636) 후 실행되므로, 그 결과를 재정의할 수 있다. 이는 또한 온도가 T_Overheat를 너무 오랫동안 초과하는 경우 처리를 중단할 수 있다. 이 온도 상태 머신에 대한 더 상세한 사항은 도 16d에 도시되어 있다. 유사하게, 636이 과-임피던스 조건을 감지하고 임피던스 상태 머신 하위-작업(638)을 호출하는 경우, 상태 머신은 측정된 단극 임피던스를 기반으로 펌프 유량을 변경한다. 이의 목적은 유량을 증가시켜 임피던스를 < Z_high로 유지하도록 하는 것이다. 예를 들어, Z_high는 600 Ω으로, 그리고 Over_impedance_Flow = 12 mL/min으로 설정할 수 있지만, 기타 다른 값이 동일하게 사용될 수 있다. 예를 들어, Z_high는 300 내지 1500 Ω 범위 내에서 효과적일 수 있다. The 파라미터 Over_impedance_Flow는 6 내지 20 ml/min 범위에서 효과적일 수 있다. 이 상태는 온도 상태 머신(637) 후에 실행되므로, 온도 상태 머신의 결과를 재정의하여 유량을 증가시킬 수 있다. 그러나, 더 낮은 유량으로 재정의되지는 않을 것이다. 이 임피던스 상태 머신의 더 상세한 사항은 도 16e에 도시되어 있다.
도 17a는 온도(505) 및 유량(506)이 시간에 대해 플롯팅된 도 16a 내지 16e에 제시된 상태 다이어그램의 구현 결과를 예시한다. RF 절제 에너지는 60 W의 일정한 출력으로 2분 동안 5초에서 시작된다. 이 0초 내지 5초 사이 전에 예비 냉각 단계 동안 펌프 5 mL/min의 유량으로 펌프를 켜고, 시스템을 프라이밍하고 소량의 고장성 식염수를 절제 전극을 통해 기도로 전달한다. 5초에 NormalCool 상태로 진입하고, RF가 전달되기 시작하며(즉, 출력이 0에서 60 W로 상승하였음), 유량은 0이 되었고, 노멀쿨 타이머가 시작되었다. 온도는 급속히 상승하여 95°C의 상한 임계값 (T_High)에 도달하였다. 컨트롤러는 유량을 4 ml/min로 설정하였다. 처음에는, 온도가 85°C의 T_Low로 떨어졌기 때문에 4 ml/min가 효과적이었다. 결과적으로, 이 특정 실시예에서는 유량이 0 ml/min의 저 유량으로 다시 설정되었다. 그런 다음 온도는 다시 상승하기 시작하여 T_High를 초과하였다. 그 결과, 유량이 4 ml/min의 고 유량으로 다시 설정되었다. 그러나, given that 이번에는 약 4 mL/min의 유량이 일정 시간, 즉 최대 지속기간 이상인 Flow High Time(이 실시예에서는 5초로 설정됨)이 지난 후에도 온도를 85°C의 T_low 아래로 낮추는 데 효과적이지 않자, 컨트롤러는 고 유량을 6 mL/min으로 증분하고 고 유량 시간을 재설정했다. 다시 한 번, 5초의 Flow_High_Time이 지난 후, 고 유량(이는 6 mL/min로 설정됨)이 온도를 T_Low 미만으로 낮추는 데 여전히 효과적이지 않자, 컨트롤러는 고 유량을 8 ml/min으로 증가시켰다. 이 새로운 고 유량 값인 8 mL/min은 온도를 낮추는 데 효과적이었다. 따라서, 85°C의 T_Low 아래로 온도가 내려간 후 컨트롤러는 유량을 저 유량(이 실시예에서는 0 mL/min)으로 설정하였다. 상기 내용을 더 자세히 살펴보면, 전도성 유체의 유량으로 인해 온도가 약 8초만에 85°C의 하한 임계값(T_Low) 아래로 낮아진다. 이 상황에서 도 16b를 참조하면 온도가 <=T_Low(620)이므로, 유량은 0이 된다. 유량은 온도가 증가해도 0 mL/min으로 유지되지만 T_High보다 낮다. 약 10초에 온도는 상한 임계값(T_High)에 도달하여 5초의 지속기간(고 유량 최소 지속기간) 동안 유량이 4 mL/min의 과열 유량이 되도록 트리거링한다. 5초 후 온도는 <= T_Low이 아니고, >= T_High이 아니며(621), 4 mL/min의 현재 고 유량은 온도를 T_Low 아래로 가져오는 데 효과적이지 않으며(627), 따라서 유량은 6 mL/min로 증분되고(628) 고 유량 시간은 0초로 재설정된다. 이 새로운 6 mL/min의 유량이 5초 동안 가해지며, 다시 온도는 < T_Low이 아니고, >= T_High이 아니므로(627), 유량은 다시 이번에는 8 mL/min로 증분된다. 5초의 고 유량 시간에 도달하기 전에 온도는 하한 임계값(T_Low)에 도달하므로 유량은 0 mL/min로 낮아지고 온도가 상승하여 약 28초에서 상한 임계값을 보일 때까지 이 속도를 유지한다. 8 mL/min의 현재 유량이 트리거링되어 5초 동안 실행된다. 다시, 온도가 8 mL/min인 T_low 아래로 떨어지지 않았으므로 유량은 10 mL/min로 증분된다. 5초가 만료되기 전에 온도는 T_Low에 도달하여 유량은 0 mL/min로 내려간다. 약 43초에 온도가 T_High에 도달하여 추가의 5초 동안 현재 유량인 10 mL/min가 트리거링되며, 이때 10 mL/min가 온도를 T_Low로 가져오는 데 효과적이기 않았기 때문에 유량은 12 mL/min로 증분된다. 약 51초에 온도가 T_Low에 도달하여 유량은 0이 된다. 0 mL/min 유량으로 온도는 다시 상승하여 약 57초에 T_High에 도달하면 지금 현재 유량인 12 mL/min이 트리거링되고 5초 후에 유량이 효과적인 것으로 결정되어 약 70초 후에 온도가 T_Low에 도달할 때까지 12 mL/min에서 유지한다. 유량이 0 mL/min로 내려가고 온도가 약 76초에서 T_High에 도달하면 지금 현재 유량인 12 mL/min이 트리거링된다. 이 유량은 효과적으로 온도를 낮추고 온도가 T_Low에 도달하고 유량이 0으로 설정되는 약 115초까지 온도가 T_High와 T_Low 사이에서 유지되도록 관리한다. 이 실시예에서, 5초의 Flow_High_Time이 초과되었지만, 12 ml/min이 최대 허용 고 용량 수준이 되도록 프로그래밍되었기 때문에 유량은 더 증가되지 않았다. 당업자는 다른 최대 수준을 사용할 수 있다. 약 122초에 온도가 다시 T_High에 도달하여 유량이 12 mL/min로 설정된다. 125초에 NormalCool 타이머가 종료되고 RF 전력이 꺼지고 유량은 0으로 설정되어 PostCool 단계로 진입한다. 도 17b는 출력이 점진적으로 증가했을 때의 시스템 거동을 보여준다. 도 17b에서는 출력 단계(예를 들어 0 내지 60 W)를 적용하는 대신, 출력은 점진적으로 40 W에서 약 75 W의 고정적인 값까지 올린다. 이러한 제어 시나리오에서, 출력을 처음 30초 동안 40 W로 유지시킨 다음, 다음 30초 동안 50 W로 올리는 식으로 표적 최대 출력 수준에 도달할 때까지 올릴 수 있다. 이러한 출력 제어 알고리즘의 장점은 조직 터짐(popping) 또는 조직 공동(cavities)의 확률을 감소시킨다는 것이다. 조직 터짐과 공동은 모두 기흉으로 이어질 수 있으므로 잠재적인 안전 문제를 나타낸다.
시스템 제어 알고리즘의 제2 구현예
제2 시스템 제어 알고리즘에 대한 설명은 다음과 같으며, 여기서 컨트롤러는 전도성 유체의 유량을 조정하는데 사용되고, RF 전력 제어 알고리즘은 RF 전력을 조정하고, 너무 많은 전도성 유체가 전달되는 것을 피하기 위해 전달되는 전도성 유체의 총량 또는 전달되는 전도성 유체의 총량을 나타내는 조건이 모니터링된다. 이 제어 알고리즘을 사용하는 절제 절차의 예시 플롯이 도 20에 도시되어 있다. 제2 시스템 제어 알고리즘은 전도성 유체 공급장치(293)에서 카테터(220, 255, 270)로 전도성 유체를 전달하기 위해, 그리고 절제 콘솔(291)에서 절제 카테터(220, 255, 270)(도 11), 구체적으로 절제 카테터 상의 절제 전극(234, 250, 434, 534)으로 절제 에너지를 전달하기 위해 펌프(294)를 제어하기 위한 절제 콘솔(291)에 저장된 소프트웨어(292)의 일부일 수 있다. 이 알고리즘은 온도를 표적 범위 내에 유지하고 전도성 유체를 원하는 총 용적 내로, 예를 들어 원하는 최대 용적 미만으로, 또는 일련의 조건을 초래하는 총 용적 내에서 전달하도록 프라이밍 단계 및 절제 단계 동안 펌프를 작동시키는 기능을 할 수 있다. 상기 온도는 절제 전극(234, 250, 434, 534)의 온도 센서로 측정될 수 있고 조직 온도를 나타낼 수 있다. 상기 온도는 또한 전극 온도 또는 절제 전극과 접촉하는 전도성 유체의 온도를 나타낼 수 있다.
RF 에너지의 전달 동안 전도성 유체(예를 들어, 고장성 식염수)의 전달이 폐 종양의 절제를 달성하는 데 유리하지만, 표적 폐 영역에 전달되는 전도성 유체가 너무 많으면 해로운 효과가 있을 수 있으며, 예를 들어 너무 많은 전도성 유체는 의도한 것보다 더 큰 절제를 생성하거나 표적 폐 영역을 채우고 영역으로부터 누출될 수 있으며, 이는 비-표적 조직에 자극 또는 상해를 초래할 수 있다. 따라서, 안정성 위험을 증가시킬 수 있는 너무 많은 전도성 유체의 전달을 피하면서 표적 폐 종양을 절제하기에 충분한 전도성 유체(예를 들어, 고장성 식염수)를 전달하는 것이 이 제2 시스템 제어 알고리즘의 목적이다.
절차는 폐 용적 축소 단계, RF 절제 에너지가 전달되기 전에 유체 전달 도관을 채우고 절제 전극을 적시기 위해 전도성 유체가 전달되는 프라이밍 단계, 전도성 유체가 전달되고 절제 RF 에너지가 동시에 전달되는 관주 절제 단계, 및 전도성 유체가 폐의 표적 부위에 존재하지만 더 이상 추가되지 않고 절제 RF 에너지가 전달되는 비-관주 절제 단계를 포함할 수 있다. 표적 종양을 포함하는 폐의 폐색 표적 부위에 흡입이 적용되는 폐 축소 단계는 본 명세서에 더 자세히 설명된 바와 같을 수 있으며 다양한 폐색 요소, 임피던스 센서, 진공 펌프 또는 제어 알고리즘을 포함할 수 있다. 모든 단계를 포함하여 절차 전반에 걸쳐, 전도성 유체의 누적 총 용적이 계산될 수 있고(예를 들어, 유량 또는 펌프 속도 및 시간에 기초하여) 선택적으로 콘솔의 사용자 인터페이스에 표시될 수 있다. 사용자는 환자가 절차를 시작할 때 총 계산된 용적을 재설정할 수 있다. 최대 총 전도성 유체 용적은, 예를 들어 10 mL 내지 20 mL의 범위로 미리 정의될 수 있다. 대안적으로, 최대 총 전도성 유체 용적은 절차를 시작하기 전에 설정된 사용자 정의 파라미터일 수 있고, 예를 들어 표적 부위 용적, 기관지경을 통해 보이는 시각적 징후, 또는 환자 반응에 기초할 수 있는 의사의 판단에 따라 절차 동안 선택적으로 조정될 수 있다. 대안적으로, 최대 총 전도성 유체 용적은 원하는 절제 용적, 표적 폐 영역 용적, 흉막 또는 다른 조직과의 근접성, 종양 중심과의 근접성, 환자 크기와 같은 파라미터의 함수로서 계산될 수 있으며, 선택적으로 절차 동안 사용자가 조정할 수 있다.
폐 용적 감소 단계 및 프라이밍 단계 후, 사용자는 시작 버튼을 작동하여 관주 절제 단계를 개시할 수 있다. 이 단계에서 절제 RF 전력이 전달되고 전도성 유체가 절제 전극을 통해 관주된다. 이 단계 동안 제어 알고리즘으로의 입력은 표적 절제 전극 온도, 측정된 절제 전극 온도, 단극 임피던스, 단극 단계, 이극 단계, 및 이극 임피던스를 포함할 수 있다. 알고리즘은 타이밍 회로로부터 시간 또는 지속기간 데이터를 수신할 수 있다. 알고리즘은 설정된 RF 절제 출력 진폭 프로파일, 관주 펌프 속도 또는 온/오프 설정, 및 전도성 유체(예를 들어, HTS)의 총 누적 용적을 출력할 수 있다. RF 전력은 예를 들어 50 W 내지 80 W의 범위(예를 들어, 55 W 내지 75 W, 55 W 내지 65 W의 범위, 60 W)의 일정한 진폭으로 설정될 수 있고, 관주 절제 단계의 나머지 동안 이 진폭을 유지할 수 있다. 선택적으로, RF 전력은 특정 이벤트, 예를 들어 환자의 움직임으로 인한 임피던스의 빠른 상승 또는 전극에 인접한 조직의 건조에 대응하여 적정될 수 있으며, 임피던스가 안정성을 회복할 때까지 RF 전력을 낮추거나 정지시킬 수 있다. 선택적으로, RF 전력은 예를 들어 최대 30초(예를 들어, 최대 25초, 최대 20초, 최대 10초)의 기간에 걸쳐 0 W에서 일정한 진폭까지 초기에 상승될 수 있다. 이 단계 동안 전도성 유체는 측정되는 전극 온도를 표적 설정 온도와 일치하도록 조정하기 위해 제어 알고리즘에 의해 결정된 볼러스 또는 유량으로 전달될 수 있다. 예를 들어, 제어 알고리즘은 PID 컨트롤러, 또는 PID 컨트롤러의 변형을 사용하여, 표적 부위를 관주하고 측정되는 온도를 목표 온도 또는 그 근처의 온도로 유지하기 위해 전도성 유체의 유량을 제어할 수 있다. 목표 온도는 80°C 내지 100°C의 범위(예를 들어, 85°C 내지 95°C의 범위, 약 90°C)일 수 있다. 선택적으로, 측정되는 온도가 설정 온도와 가까운 범위 내(예를 들어, 설정 온도의 4°C 이내, 설정 온도의 5% 이내)에 있는 경우, 관주는 0 mL/min 또는 매우 낮은 유량(예를 들어, 1 mL/min 미만, 0.5 mL/min 미만)으로 설정될 수 있으며, 이는 전달되는 유체의 총 용적을 최소화하는 데 추가로 기여할 수 있다. 예를 들어, 측정되는 온도가 95°C를 초과하고 설정 온도가 90°C인 경우, 관주는 측정되는 온도를 낮추기 위해 켜질 수 있고, 측정되는 온도가 94°C에 도달하면 관주는 꺼질 수 있다. 제어 알고리즘은 총 누적 전달되는 유체 용적이 미리 정의된 최대 용적에 도달하거나 선택적으로 근접할 때까지 관주 절제 단계를 계속할 수 있으며, 이때 비-관주 절제 단계로 진입한다. 선택적으로, 총 누적 용적이 최대 용적, 예를 들어 2 mL의 최대 용적 이내에 근접하는 경우, RF 전력 진폭은 감소, 예를 들어 5 W 내지 20 W 범위의 양으로 떨어질 수 있다.
비-관주 절제 단계 동안, 전도성 유체는 이전의 관주 절제 단계로부터 표적 폐 영역에 존재하고, 관주는 너무 많은 유체를 전달하는 것을 피하기 위해 중지되며, 제어 알고리즘은 예를 들어 PID 컨트롤러 또는 PID 컨트롤러의 변형을 사용하여, 측정되는 온도를 설정 온도로 가져오도록 RF 전력을 적정한다. 설정 온도는 이전의 관주 절제 단계(예를 들어, 90°C)에서와 동일하게 유지될 수 있거나 변경될 수 있다. 선택적으로, RF 전력은 작은 증분(예를 들어, 5 W 증분)으로 변경될 수 있다.
알고리즘이 관주 절제 단계 또는 비-관주 절제 단계에 있는지 정의하기 위해 측정된 누적 유체 용적을 미리 정의된 최대 용적과 비교하는 대신 또는 그에 추가하여, 알고리즘은 다른 입력 또는 조건을 사용할 수 있다. 예를 들어, 관주 유체가 폐색된 폐 공간으로부터 누출되거나 누출 위험이 있을 수 있음을 나타내는 조건은 알고리즘을 트리거하여 비-관주 단계로 진입할 수 있다. 이러한 트리거는 또한 파열된 폐색 풍선과 같은 장치 고장을 식별할 수 있다. 유체 누출 조건은 절제 카테터 상의 센서를 사용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 폐색 요소에 근위인 온도 센서는 뜨거운 유체가 누출되어 센서와 접촉하면 증가를 나타낼 수 있다. 선택적으로, 예를 들어 카테터 샤프트를 따르는 열 전도로 인한 폐색 요소 부근 온도의 허용 가능한 증가는 변경을 트리거하지 않을 수 있지만, 갑작스러운 온도 변경(예를 들어, 1초 내에 적어도 5°C의 상승)은 비-관주 절제로 변경하거나, 사용자가 알고리즘에 계속하도록 지시할 때까지 모든 관주 및 RF 전달을 정지시키는 것을 트리거할 수 있다. 폐색 요소에 근위인 센서로부터 측정된 임피던스는 감소되는 경우 누출을 나타낼 수 있다. 풍선에 원위인 이극 임피던스는 유체 용적을 평가할 수 있다. 주위 압력 또는 폐색 요소에 근위인 압력과 비교하여 폐색 공간에서 측정된 압력은 체액이 전달됨에 따라 상승할 수 있고 최대 설정 압력 차이는 알고리즘이 관주를 중단하거나 정지하고 비-관주 절제 단계에 들어가는 것을 트리거할 수 있다. 사용자는 예를 들어 사용자가 환자의 기침을 감지하거나 기관지경을 통해 체액 누출을 목격하는 경우 사용자 인터페이스를 통해 관주 절제 단계를 수동으로 중단하고 비-관주 절제 단계에 들어가라는 신호를 입력할 수 있다.
선택적으로, 감지된 조건으로 인해 비-관주 절제 단계가 진입되었지만 미리 정의된 총 최대 용적에 도달하지 않은 경우, 감지된 조건이 완화되면 알고리즘은 관주 절제 단계로 재진입할 수 있다.
선택적으로, 유체의 총 용적이 최대 총 용적에 도달하거나 근접하면, 예를 들어 수동으로 또는 자동으로 밸브를 개방함으로써, 절제 카테터 내 루멘을 통해, 선택적으로 가이드와이어 루멘을 통해 폐색된 폐 공간의 외부로 유체가 누출되도록 허용될 수 있다. 누출된 식염수의 용적은 측정되고(예를 들어, 무게를 측정하거나 유량계로 측정함으로써) 누적 총 용적에서 차감될 수 있고, 관주 절제 단계는 최대 유체 용적에 도달하지 않는 한 계속될 수 있다.
시스템은 절제 요소를 관주하는 다양한 수단을 사용할 수 있다. 연동 펌프, 주입 펌프, 팽창기/수축기가 사용될 수 있다. 본 발명의 범주를 제한하지 않으면서, 연동 펌프의 경우에, 관주 유량은 펌프 헤드의 회전 속도를 제어함으로써 간접적으로 제어될 수 있다. 펌프는 회전 속도를 관주 용적으로 변환하는 계수를 생성하도록 보정된다. 예를 들어, 20 내지 100 rpm 범위의 회전 속도가 2 내지 10 ml/min 범위의 유량을 생성시키는 데 사용될 수 있다. 이 실시예에서 회전 속도에서 관주 용적으로 변환하는 변환 계수는 .1 mL/min/rpm이 될 것이다.
유량 대신에, 컨트롤러는 고장성 용액(또는 상기에 논의된 기타 다른 수용액 중 임의의 것)의 볼러스의 용액을 제어할 수 있다. 예를 들어, 10 ml의 볼러스는 5분 동안 활성화된 2 ml/min의 관주 속도와 동일하다. 최대 60 ml의 볼러스 용적이 사용될 수 있다.
선택적으로, 관주 절제 단계 동안, 부종을 완화하기 위해 전도성 유체가 상이한 특성을 갖는 복수의 공급원, 예를 들어 본 명세서에 설명된 바와 같은 고장성 식염수 및 정상 식염수로부터 제어 알고리즘에 의해 선택될 수 있다.
당업자는 고정된 저-고 유량 대신 램프형 유량을 사용하기로 결정할 수 있다. 예를 들어, 낮은 값에서 높은 값으로 유량을 증가시키는 대신에, 점진적인 증가가 사용될 수 있다. 유사하게, 다양한 예측 알고리즘을 유량을 제어하는 데 사용할 수 있다. 시스템이 급격한 온도 상승을 감지하면, 유량은 과열 조건을 피하기 위해 온도 상승을 예상하여 더 높게 조정될 수 있다. 유사하게, 시스템이 급격한 온도 강하를 감지하면, 큰 온도 변동을 피하기 위해 유량을 더 낮은 속도로 감소시킬 수 있다. 오차 값(즉 실제 유량과 설정 유량의 차이)에 대응하여 비선형 유량 조정을 사용하여 변형된 PID 알고리즘이 또한 사용될 수 있다. 제어 파라미터가 고장성 식염수 볼러스 용적인 경우에도 동일한 제어 개념이 사용될 수 있다.
펌프 제어 알고리즘은 절제 콘솔로부터 새로운 임피던스 또는 온도 데이터 입력이 수신될 때마다 실행된다. 임피던스 입력은 40 밀리초의 간격으로 도착할 수 있다. 온도 데이터 입력은 10 밀리초 간격으로 도착할 수 있다. 펌프 제어 알고리즘의 출력은 명령된 유량이다. 추가적으로, 알고리즘은 과열 또는 고-임피던스 상황 관리와 관련된 결정을 내릴 수 있다. 이러한 상황에서, 온도 및 임피던스를 정상 범위로 되돌리기 위해 출력을 일시적으로 하향 조정할 수 있다. 대안적으로, 알고리즘은 과열 또는 고-임피던스 조건이 미리 결정된 시간 동안 지속되면, 에너지의 전달을 종료하기로 결정할 수 있다. 이전에 명령된 유량과 다른 경우, 새로운 유량 요청이 펌프로 전송된다.
상기 설명되고/되거나 청구된 시스템(들), 카테터(들) 및 기구는 적어도 하나의 컨트롤러를 사용할 수 있다. 이 컨트롤러는 메모리(또는 메모리들), 아날로그 유형 회로, 또는 하나 이상의 디지털 프로세싱 유닛과 하나 이상의 아날로그 프로세싱 회로의 조합을 갖는 디지털 프로세서(CPU)를 포함할 수 있다. 본 상세한 설명 및 청구범위에서, 컨트롤러는 특정 단계를 실행하도록 "구성된" 또는 "프로그래밍된" 것으로 표시되어 있다. 이는 실제로 컨트롤러를 구성하거나 프로그래밍할 수 있는 임의의 수단에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 CPU를 포함하는 컨트롤러의 경우에, 하나 이상의 프로그램이 적절한 메모리에 저장된다. 프로그램 또는 프로그램들은, 컨트롤러에 의해 실행될 때, 컨트롤러가 컨트롤러와 관련하여 설명되고/되거나 청구된 단계를 실행하도록 하는 명령을 포함한다. 대안적으로, 컨트롤러가 아날로그 유형인 경우에는, 컨트롤러의 회로는 사용 중에 본 명세서에 개시되고/되거나 청구된 컨트롤러 단계를 실행하는 것과 같이 전기 신호를 처리하도록 구성된 회로를 포함하도록 설계된다.
본 발명(들)의 적어도 하나의 예시적인 구현예가 본 명세서에 개시되어 있지만, 변형, 치환 및 대안이 당업자에게는 명백할 수 있으며 본 개시내용의 범주를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 본 개시내용은 예시적인 구현예(들)의 임의의 개량 또는 변형을 다루기 위한 것이다. 또한, 본 개시내용에서, 용어 "포함한다" 또는 "포함하는"은 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 용어 "한" 또는 "하나의"는 복수를 배제하지 않으며, 용어 "또는"은 둘 중 하나 또는 둘 모두를 의미한다. 추가적으로, 설명된 특성 또는 단계는 또한 본 개시내용 또는 문맥에서 달리 제안하지 않는 한 다른 특성 및 단계와 조합되어 임의의 순서로 사용될 수 있다. 본 개시내용은 이에 의해 이익 또는 우선권을 주장하는 임의의 특허 또는 특허출원의 전체 개시내용을 참조로 포함한다.
Claims (45)
- 폐 조직의 표적 부위를 치료하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은
카테터-여기서 상기 카테터는 기관지내로(endobronchially) 상기 폐의 기도 내로 전진하여 상기 카테터의 원위 부위를 상기 폐 조직의 상기 표적 부위에 또는 그 부근에 배치하도록 구성됨-,
상기 카테터의 상기 원위 부위에서 전도성 유체 공급원과 전도성 유체 출구 사이에 개재되도록 구성된 유량 조절기-여기서 상기 유량 조절기는 상기 유체 공급원으로부터 상기 전도성 유체 출구를 통해 상기 표적 부위에 전달되는 상기 전도성 유체의 유량 또는 볼러스(bolus) 양을 제어하도록 구성됨-;
상기 카테터의 상기 원위 부위에 장착된 절제(ablation) 전극;
컨트롤러
를 포함하되, 상기 컨트롤러는:
상기 절제 에너지 공급원에서 상기 절제 전극으로의 전력 전달을 제어하고;
상기 유량 조절기를 제어하여 상기 전도성 유체 출구에 전달되는 상기 전도성 유체의 상기 유량 또는 볼러스를 조정함으로써, 상기 표적 부위 또는 상기 카테터의 상기 원위 부위의 온도를 제1 온도 범위 이내로 유지하며;
상기 전도성 유체 출구를 통해 전달되는 상기 전도성 유체의 양을 결정하고;
임계 부피에 도달하는 상기 전도성 유체의 상기 양에 대응하여, 상기 전도성 유체의 상기 전도성 유체 출구로의 상기 유량 또는 볼러스를 중단하거나 최소화하며;
상기 전도성 유체의 상기 전도성 유체 출구로의 상기 유량 또는 볼러스를 중단하거나 최소화하는 동안, 절제 전극에 전달되는 전력을 조정함으로써 상기 표적 부위 또는 상기 카테터의 상기 원위 부위의 온도를 제2 온도 범위 이내로 유지하도록
구성되는 시스템. - 제1항에 있어서,
제1 및/또는 제2 온도 범위는 86°C 내지 94°C, 또는 80°C 내지 100°C, 또는 85°C 내지 95°C, 또는 90°C, 또는 목표 온도의 5% 이내이며, 선택적으로 상기 제1 및 제2 온도 범위는 실질적으로 동일한 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유량 조절기를 제어하는 단계는, 상기 표적 부위의 상기 온도가 실질적으로 상기 제1 온도 범위 이내인 미리 정의된 온도에 있는 동안 상기 전도성 유체의 상기 전도성 유체 출구로의 유량을 중지하거나 최소화하는 것을 포함하는 시스템. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임계 부피는 10 mL 내지 20 mL의 범위이고, 선택적으로 상기 임계 부피는 20ml, 15ml 및 10ml 중 하나인 시스템. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 전력이 상기 절제 전극에 인가되는 동안 그리고 상기 전도성 유체의 양이 상기 임계 부피에 도달할 때까지 실질적으로 일정한 전력 수준으로 상기 절제 전극에 전달되도록 전달되는 전력을 설정하는 시스템. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절제 전극에 전달되는 상기 전력은 50W 내지 80W, 55W 내지 75W, 55W 내지 65W 또는 60W의 5% 이내 중 하나인 범위로 유지되는 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 절제 전극에 전달되는 상기 전력은 상기 전도성 유체의 유량의 상기 중단 후에 5W 내지 20W로 감소되는 시스템. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전도성 유체의 상기 양이 상기 임계 부피에 도달한 후, 상기 컨트롤러는, 상기 전도성 유체가 상기 전도성 유체 출구로 전달되는 동안, 상기 절제 전극에 전달되는 상기 전력을 상기 절제 전극에 전달되는 전력 수준 아래로 감소시키는 시스템. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 전도성 유체 출구에 전달되는 상기 전도성 유체의 염도를 조정하기 위해 상기 유량기를 제어하도록 추가로 구성된 시스템. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 비례-적분-미분(PID: proportional-integral-derivative) 컨트롤러인 시스템. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는
폐 조직의 상기 표적 부위에 또는 그 부근에 존재하는 물질의 온도(T), 압력(P), 전기 임피던스(Z), 및 전기 전도도(C) 중 적어도 하나인 물리적 특성을 표시하는 제어 파라미터의 값을 감지하는 센서에 의해 감지된 값을 수신하도록 추가로 구성되고;
상기 컨트롤러는
상기 제어 파라미터 중 적어도 하나에 기초하여 상기 절제 전극에 전달되는 상기 전력을 제어하고, 및/또는
상기 제어 파라미터 중 적어도 하나에 기초하여 상기 전도성 유체 출구에 전달되는 상기 전도성 유체의 상기 유량을 조정하기 위해 상기 유량 조절기를 제어하도록 추가로 구성된
시스템. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절제 전극에 근위이고 상기 액체 출구에 근위인 가요성 샤프트에 부착된 제1 폐색기(occlude)를 추가로 포함하고, 여기서 상기 제1 폐색기는 상기 기도를 폐색하기 위해 확장되도록 구성된 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 가요성 샤프트 및 상기 절제 전극의 조립체의 외경이 2.0 mm 이하인 시스템. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는
상기 폐 조직 내 및 상기 표적 부위의 외부에 위치한 센서-여기서 상기 센서는 폐 조직 중 상기 표적 부위 외부의 폐 조직의 온도(T), 압력(P), 전기 임피던스(Z), 및 전기 전도도(C) 중 적어도 하나인 물리적 특성을 표시하는 제어 파라미터의 값을 감지함-에 의해 감지된 값을 수신하고; 또한
상기 센서에 의해 감지된 상기 수신된 값에 기초하여 상기 전도성 유체의 상기 전도성 유체 출구로의 상기 유량의 전달을 감소시키거나 중단하도록 추가로 구성된
시스템. - 제14항에 있어서,
상기 전도성 유체의 상기 전도성 유체 출구로의 상기 유량의 상기 전달은, 상기 수신된 값이 상기 표적 부위 외부의 상기 폐 조직으로 이어지는 상기 전도성 유체를 나타내는 상기 컨트롤러에 의한 결정에 대응하여 감소되거나 중단되는 시스템. - 폐 조직의 표적 부위를 치료하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은
카테터-여기서 상기 카테터는 기관지내로 상기 폐의 기도 내로 전진하여 상기 카테터의 원위 부위를 상기 폐 조직의 상기 표적 부위에 또는 그 부근에 배치하도록 구성됨-,
상기 카테터의 상기 원위 부위에서 전도성 유체 공급원과 전도성 유체 출구 사이에 개재되도록 구성된 유량 조절기-여기서 상기 유량 조절기는 상기 유체 공급원으로부터 상기 전도성 유체 출구를 통해 상기 표적 부위로 전도성 유체를 전달하는 것을 제어하도록 구성됨-;
상기 카테터의 상기 원위 부위에 장착된 절제 전극;
컨트롤러
를 포함하되, 상기 컨트롤러는:
상기 절제 에너지 공급원으로부터 상기 절제 전극으로의 전력의 전달을 제어하고;
상기 전도성 유체 출구를 통해 상기 표적 부위로 전달되는 상기 전도성 유체의 유량 도는 볼러스 양을 제어하도록 상기 유량 조절기를 제어하도록 구성되고;
상기 컨트롤러는
상기 컨트롤러가 상기 유량 조절기에 전도성 유체를 전달하도록 명령하고, 동시에 상기 절제 에너지 공급원으로부터 상기 절제 전극으로 RF 절제 에너지의 전달을 명령하는 관주 절제 단계, 및
상기 컨트롤러가 상기 유량 조절기에 전도성 유체의 전달을 실질적으로 중지하도록 명령하고, 동시에 상기 절제 에너지 공급원으로부터 상기 절제 전극으로 RF 절제 에너지의 전달을 명령하는 비-관주 절제 단계
를 포함하는 절차를 실행하도록 추가로 구성된
시스템. - 제16항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 관주 절제 단계의 실행 후에 상기 비-관주 절제 단계의 실행을 명령하도록 구성된 시스템. - 제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 절차는 상기 관주 절제 단계 전에 실행되는 프라이밍 단계를 추가로 포함하며, 여기서 상기 컨트롤러는 상기 유량 조절기에 상기 절제 에너지 공급원으로부터 상기 절제 전극으로 RF 절제 에너지의 전달을 명령하기 전에 전도성 유체를 전달하도록 명령하는 시스템. - 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는
상기 전도성 유체 출구에 전달되는 상기 전도성 유체의 상기 유량 또는 볼러스를 조정하기 위해 상기 유량 조절기를 제어함으로써, 상기 표적 부위 또는 상기 카테터의 상기 원위 부위의 온도를 상기 제1 온도 범위 이내로 유지하도록 추가로 구성된
시스템. - 제19항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 관주 절제 단계 동안 상기 전도성 유체 출구에 전달되는 상기 전도성 유체의 상기 유량 또는 볼러스를 조정하기 위해 상기 유량 조절기를 제어함으로써, 상기 표적 부위 또는 상기 카테터의 상기 원위 부위의 온도를 상기 제1 온도 범위 이내로 유지하도록 구성된 시스템. - 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는, 적어도 상기 관주 절제 단계 동안,
상기 전도성 유체 출구를 통해 전달되는 상기 전도성 유체의 양을 결정하고, 또한
임계 부피에 도달하는 상기 전도성 유체의 상기 양에 대응하여, 상기 전도성 유체의 상기 전도성 유체 출구로의 상기 유량 또는 볼러스를 중단하거나 최소화하도록 추가로 구성된
시스템. - 제21항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 전도성 유체의 상기 전도성 유체 출구로의 상기 유량 또는 볼러스의 중단 또는 최소화하는 동안, 절제 전극에 전달되는 전력을 조정함으로써 상기 표적 부위 또는 상기 카테터의 상기 원위 부위의 온도를 제2 온도 범위 이내로 유지하는 추가의 단계를 실행하도록 추가로 구성된 시스템. - 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 비-관주 절제 단계 동안, 절제 전극에 전달되는 전력을 조정함으로써 상기 표적 부위 또는 상기 카테터의 상기 원위 부위의 온도를 제2 온도 범위 이내로 유지하도록 추가로 구성된 시스템. - 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절제 요소와 연관되거나 상기 카테터의 상기 원위 부위에 위치가능한 하나 이상의 온도 센서를 포함하며, 상기 제어 유닛은 상기 하나 이상의 온도 센서로부터 온도 피드백을 수신하도록 구성된 시스템. - 제19항 및 제24항과 조합된 제16항 내지 제18항 및 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표적 부위 또는 상기 카테터의 상기 원위 부위의 온도를 상기 제1 온도 범위 이내로 유지하기 위해, 상기 컨트롤러는 상기 하나 이상의 온도 센서로부터 온도 피드백을 고려하는 시스템. - 제22항 및 제24항과 조합된 제16항 내지 제21항 및 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표적 부위 또는 상기 카테터의 상기 원위 부위의 온도를 상기 제2 온도 범위 이내로 유지하기 위해, 상기 컨트롤러는 상기 하나 이상의 온도 센서로부터 온도 피드백을 고려하는 시스템. - 제23항 및 제24항과 조합된 제16항 내지 제21항 및 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표적 부위 또는 상기 카테터의 상기 원위 부위의 온도를 상기 제2 온도 범위 이내로 유지하기 위해, 상기 컨트롤러는 상기 하나 이상의 온도 센서로부터 온도 피드백을 고려하는 시스템. - 제19항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 온도 범위는 86°C 내지 94°C, 또는 80°C 내지 100°C, 또는 85°C 내지 95°C, 또는 90°C, 또는 목표 온도의 5% 이내인 시스템. - 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 온도 범위는 86°C 내지 94°C, 또는 80°C 내지 100°C, 또는 85°C 내지 95°C, 또는 90°C, 또는 목표 온도의 5% 이내인 시스템. - 제28항 또는 제29항에 있어서,
상기 제1 및 제2 온도 범위는 실질적으로 동일한 시스템. - 제19항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유량 조절기를 제어하는 단계는 상기 표적 부위의 온도가 실질적으로 상기 제1 온도 범위 이내인 미리 정의된 온도에 있는 동안 상기 전도성 유체의 상기 전도성 유체 출구로의 상기 유량을 중지하거나 최소화하는 것을 포함하는 시스템. - 제21항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임계 부피는 10 mL 내지 20 mL 범위이고, 선택적으로 상기 임계 부피는 20ml, 15ml 및 10ml 중 하나인 시스템. - 제21항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 전력이 상기 절제 전극에 인가되는 동안 그리고 상기 전도성 유체의 상기 양이 상기 임계 부피에 도달할 때까지 실질적으로 일정한 전력 수준으로 상기 절제 전극에 전달되도록 전력을 설정하는 시스템. - 제21항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절제 전극에 전달되는 상기 전력은 50W 내지 80W, 55W 내지 75W, 55W 내지 65W 또는 60W의 5% 이내 중 하나인 범위로 유지되는 시스템. - 제21항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절제 전극에 전달되는 상기 전력은 상기 전도성 유체의 유량의 상기 중단 후에 5W 내지 20W로 감소되는 시스템. - 제21항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전도성 유체의 상기 양이 상기 임계 부피에 도달한 후, 상기 컨트롤러는, 상기 전도성 유체가 상기 전도성 유체 출구로 전달되는 동안, 상기 절제 전극에 전달되는 상기 전력을 상기 절제 전극에 전달되는 전력 수준 아래로 감소시키는 시스템. - 제16항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 전도성 유체 출구에 전달되는 상기 전도성 유체의 염도를 조정하기 위해 상기 유량기를 제어하도록 추가로 구성된 시스템. - 제16항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 비례-적분-미분(PID) 컨트롤러인 시스템. - 제16항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 폐 조직의 상기 표적 부위에 또는 그 부근에 존재하는 물질의 온도(T), 압력(P), 전기 임피던스(Z), 및 전기 전도도(C) 중 적어도 하나인 물리적 특성을 표시하는 제어 파라미터의 값을 감지하는 센서에 의해 감지된 값을 수신하도록 추가로 구성된 시스템. - 제39항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 제어 파라미터 중 적어도 하나에 기초하여 상기 절제 전극에 전달되는 상기 전력을 제어하도록 추가로 구성된 시스템. - 제39항 또는 제40항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 제어 파라미터 중 적어도 하나에 기초하여 상기 전도성 유체 출구에 전달되는 상기 전도성 유체의 상기 유량을 조정하기 위해 상기 유량 조절기를 제어하도록 추가로 구성된 시스템. - 제16항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절제 전극에 근위이고 상기 액체 출구에 근위인 가요성 샤프트에 부착된 제1 폐색기를 추가로 포함하고, 상기 제1 폐색기는 상기 기도를 폐색하기 위해 확장되도록 구성된 시스템. - 제42항에 있어서,
상기 가요성 샤프트 및 상기 절제 전극의 조립체의 외경이 2.0 mm 이하인 시스템. - 제16항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는
상기 폐 조직 내 및 상기 표적 부위의 외부에 위치한 센서-여기서 상기 센서는 폐 조직 중 상기 표적 부위 외부의 폐 조직의 온도(T), 압력(P), 전기 임피던스(Z), 및 전기 전도도(C) 중 적어도 하나인 물리적 특성을 표시하는 제어 파라미터의 값을 감지함-에 의해 감지된 값을 수신하고; 또한
상기 센서에 의해 감지된 상기 수신된 값에 기초하여 상기 전도성 유체의 상기 전도성 유체 출구로의 상기 유량의 전달을 감소시키거나 중단하도록 추가로 구성된
시스템. - 제44항에 있어서,
상기 전도성 유체의 상기 전도성 유체 출구로의 상기 유량의 상기 전달은, 상기 수신된 값이 상기 표적 부위 외부의 상기 폐 조직으로 이어지는 상기 전도성 유체를 나타내는 상기 컨트롤러에 의한 결정에 응답하여 감소되거나 중단되는 시스템.
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2021
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