專利名稱：通過經(jīng)皮超聲波去腎神經(jīng)治療高血壓的方法和裝置的制作方法
通過經(jīng)皮超聲波去腎神經(jīng)治療高血壓的方法和裝置相關申請的交叉引用本申請案要求2009年10月30日申請的美國臨時專利申請案61/256，似9和2010 年1月6日申請的美國臨時專利申請案61Λ92，618的申請日權利，該案的公開內容以引用的方式并入本文中。
背景技術：
由于種種理由高血壓的成功治療很重要。例如，高血壓的成功治療在防止或限制高血壓所導致或加劇的癥狀(例如，腎病、心率不齊及充血性心力衰竭等)方面具有重大的臨床意義。雖然藥物療法可用于治療高血壓，但是不一定成功。一些人對藥物療法治療具有耐藥性或經(jīng)受來自藥物療法治療的嚴重副作用?？赏ㄟ^阻斷圍繞腎動脈的腎神經(jīng)傳導來治療高血壓。腎交感神經(jīng)活性對高血壓的發(fā)生和持續(xù)具有重大影響。當大腦感知腎神經(jīng)活性增大(表明低血量或血壓下降)時，其通過向心臟、肝臟和腎臟增大交感神經(jīng)活性(其導致心排血量增大；胰島素抵抗；和最重要的腎臟的腎素產(chǎn)量增大)來進行補償。腎素刺激血管緊張素的分泌，血管緊張素導致血管收縮，導致血壓升高；并且刺激醛留酮的分泌。醛留酮導致腎臟增加血液對鈉和水的再吸收， 增大血量，從而進一步使血壓升高。多年來已證實手術切除腎神經(jīng)使血壓和水潴留降至正常水平；從而使病人的心臟、肝臟和腎臟也能恢復更健康的機能。也證實中斷腎神經(jīng)無嚴重的有害作用。但是，手術切除腎神經(jīng)需要大的外科手術，具有非所要的副作用風險。希望的是在無需進行大手術的情況下獲得相同的效果。為了說明與在不引發(fā)其它損傷的情況下完成此項任務相關的難處，現(xiàn)將描述腎動脈和腎神經(jīng)的構造。圖1所示的是圍繞連接到腎臟6的腎動脈10的腎神經(jīng)8圖。腎交感神經(jīng)8包括從腎臟6到大腦的腎傳入感覺神經(jīng)和從大腦到腎臟6的腎傳出交感神經(jīng)。此外， 圖2示出腎動脈10的橫截面。腎動脈壁包括下列層內膜3，其包括內部的單層內皮細胞； 中膜5，其是動脈壁的中心；和外膜4，其是外層。還示出了位于外膜4內、腎動脈10的表面上和鄰近腎動脈10的腎神經(jīng)8。從這兩個圖中可見，腎神經(jīng)8圍繞腎動脈10。不同個體在腎動脈周圍的不同位置上具有腎神經(jīng)8。所以，腎神經(jīng)可能與腎動脈的中心軸A相距不同徑向距離R并且還可能位于圍繞腎動脈周圍C的不同位置上。通過采用解剖標記來確定腎神經(jīng)的位置不切實際。此外，難以或無法使用常見的活體內成像技術定位個體腎神經(jīng)。無法定位和標定腎神經(jīng)8使得難以使用非手術技術在不對腎動脈10造成損傷或導致其它副作用的情況下切斷腎交感神經(jīng)活性。例如，向腎神經(jīng)施加能量的行為可能導致例如狹窄、內膜增生和壞死的結果。其它副作用可能包括血栓癥、血小板聚集、纖維蛋白凝塊和血管收縮。此外，無法標定和定位腎神經(jīng)8使得難以確保腎交感神經(jīng)活性被中斷足以實現(xiàn)滿意的治療。美國專利7，617，005建議使用連接到插入腎動脈中的導管的射頻(“RF”)發(fā)射器。抵著內膜放置RF發(fā)射器并且發(fā)射RF能以將腎神經(jīng)加熱到降低碰巧位于發(fā)射器緊鄰附近的腎神經(jīng)的活性的溫度。為了處理圍繞腎動脈的所有腎神經(jīng)，必須圍繞每個腎動脈的內側重新定位RF發(fā)射器源數(shù)次。發(fā)射器可能漏掉一些腎神經(jīng)，導致治療不完全。此外，RF能量源必須接觸內膜從而能夠加熱腎神經(jīng)，其可能造成單層內皮和內膜損傷或壞死，可能導致內膜增生、腎動脈狹窄和腎動脈剝離?！?005專利還建議使用高強度聚焦超聲波來阻斷腎神經(jīng)。據(jù)稱，所述高強度聚焦超聲波能量源圍繞腎動脈的軸的360°形式發(fā)射超聲波能量并且無需接觸內膜3。但是，高強度聚焦超聲波源以圍繞動脈的薄聚焦環(huán)形式施加聚焦能量。因為腎神經(jīng)難以或無法用當前技術可視化和標定以及因為腎神經(jīng)可能位于與腎動脈的中心軸相距不同徑向距離的位置上，所以難以或無法將此薄環(huán)與腎神經(jīng)對齊。對于腎動脈形狀或厚度變化較大的病人而言，后一問題更嚴重。此外，沿神經(jīng)和動脈的長度方向，薄聚焦環(huán)僅可能覆蓋每個腎神經(jīng)的一小部分。由于神經(jīng)很容易再生長，所以小的治療區(qū)使神經(jīng)可以在較短時間周期內再接合。多年來，超聲波已被用于提高細胞修復、刺激骨細胞的生長、提高藥物至特定組織的輸送和使體內組織成像。此外，高強度聚焦超聲波已被用于加熱和切除體內的腫瘤和組織。組織切除已幾乎唯一地通過高強度聚焦超聲波執(zhí)行，因為所發(fā)射的超聲波能聚焦在特定位置上以允許精確、深入的組織壞死而不影響超聲波能必須穿透的周圍組織和介入結構。授予Diederich的美國專利6，117，101論述將高度準直的超聲波能而非高強度聚焦超聲波用于切除組織以在肺靜脈內形成疤環(huán)用于阻擋電信號至心臟的傳導。公開內容以引用的方式并入本文中的美國專利公開案20100179424(申請?zhí)?12/684, 067)使用未聚焦超聲波治療二尖瓣反流。在'474公開案中，用未聚焦超聲波能加熱和縮小與二尖瓣環(huán)相關的膠原。這種裝置使用可充氣氣囊以將超聲波換能器放置到正確位置，從而標定二尖瓣環(huán)。在這種裝置中，氣囊的一部分接觸待加熱的組織。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個方面提供用于阻斷人類或非人類哺乳動物受試者體內的腎神經(jīng)傳導的裝置。根據(jù)本發(fā)明的這個方面的裝置宜包括被調適來插入哺乳動物受試者的腎動脈中的超聲波換能器。超聲波換能器需被配置來發(fā)射未聚焦超聲波能。根據(jù)本發(fā)明的這個方面的裝置還需包括電連接到換能器的啟動器。啟動器最好被調適來控制超聲波換能器以發(fā)射未聚焦超聲波能到覆蓋腎動脈的至少0. 5cm3的碰撞體積中從而以足以阻斷整個碰撞體積內的腎神經(jīng)傳導的治療強度施加未聚焦超聲波能。如下文進一步所述，這個治療強度低于組織切割所需的強度。裝置還可以包括具有末梢端和近端的導管，換能器安裝到導管鄰近末梢端的位置，導管和換能器被構造和配置來在超聲波換能器定位在腎動脈內時允許大血流穿過腎動脈。導管可被構造和配置來使換能器保持不與腎動脈壁接觸。導管可具有安裝在鄰近末梢端的位置的可伸展元件(例如氣囊、網(wǎng)籃或類似物)。例如，換能器可被調適來以圍繞換能器軸的360°圓柱形式發(fā)射超聲波能，而導管可被構造和配置來使換能器軸與腎動脈軸保持大致平行。本發(fā)明的另一個方面提供用于阻斷哺乳動物受試者體內的腎神經(jīng)傳導的方法。根據(jù)本發(fā)明的這個方面的方法需包括將超聲波換能器插入到受試者的腎動脈和啟動換能器以將有治療效力的未聚焦超聲波能發(fā)射到覆蓋腎動脈的至少約0. 5cm3的碰撞體積中。需施加超聲波能使得有治療效力的未聚焦超聲波能阻斷碰撞體積中所有腎神經(jīng)的傳導。例如， 啟動換能器的步驟可為如此以在將碰撞體積內的實體組織(包括碰撞體積中的腎神經(jīng))加熱到高于42°C的同時維持腎動脈壁的溫度低于65°C。因為碰撞體積相對較大以及因為整個碰撞體積內的組織宜達到足以阻斷神經(jīng)傳導的溫度，所以可在不確定腎神經(jīng)的實際位置和不標定或聚焦腎神經(jīng)的情況下成功執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的這個方面的優(yōu)選方法。可在不測量組織溫度的情況下執(zhí)行治療。此外，宜在不導致腎動脈狹窄、內膜增生或可能需要干涉的其它傷害的情況下執(zhí)行治療。優(yōu)選方法和裝置可阻斷腎神經(jīng)的相對較長區(qū)段以減小神經(jīng)恢復(該神經(jīng)恢復可沿阻斷區(qū)段重新建立傳導) 的可能性。本發(fā)明的其它方面提供可用于在上述方法和裝置中的探針和并入用于執(zhí)行上述方法的步驟的構件的裝置。


圖1是典型腎動脈和相關結構的解剖圖；圖2是描繪腎動脈和神經(jīng)的一部分的圖解橫截面圖；圖3是描繪根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的裝置的組件的圖解視圖；圖4是描繪圖3所示的裝置的一部分的截取圖解透視圖；圖5是描繪與腎動脈結合的圖3和圖4的裝置的一部分的圖解視圖；圖6是描繪圖3和圖4的裝置中所使用的組件的部分的功能、塊狀圖解視圖；圖7是描繪根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的方法中所使用的步驟的流程圖；圖8是描繪根據(jù)圖7的方法的操作期間圖3和圖4的裝置的部分的圖解視圖。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的裝置(圖3)包括護套12。護套12通?？梢允羌氶L管形式，該細長管具有近端14、末梢端16和近端至末梢端的軸15。如本公開內容中參考用于插入體內的細長元件所使用，術語“末梢端”指的是首先插入體內的一端，即元件行進至體內的前端，而術語“近端”指的是相反的末端。護套12可以是可轉向護套。所以，護套可包括已知元件，例如在護套的近端和末梢端之間延伸并且連接到轉向控制裝置17的一個或多個牽引線(未示出)，其經(jīng)配置使得操作者啟動轉向控制裝置使護套的末梢端16在橫向于軸15的方向上彎曲。裝置還包括導管18，該導管18具有近端20、末梢端22和近端至末梢端的軸，在第 3圖所描繪的狀態(tài)中該近端至末梢端的軸與護套的近端至末梢端的軸15重合。導管的近端 20需相對堅硬使得其可傳遞扭矩。所以，通過轉動導管18的近端20，導管18的末梢端22 可以繞導管18的近端至末梢端的軸旋轉。導管18的末梢端22預成形使得當導管的末梢端在護套12外時，末梢端易于呈現(xiàn)如第3圖中22'虛線所示的鉤狀構造。在此情況下，末梢端22'的旋轉運動將繞近端至末梢端的軸擺動彎曲部分。所以，通過旋轉導管18的近端，導管18的末梢端22'可以定位為任意徑向方向。
導管18具有安裝在末梢端22上的氣囊M。在其充氣狀態(tài)(圖4)下，氣囊M具有部分非圓形剖面，其中氣囊的一部分82的直徑小于腎動脈，而氣囊M的另一部分80的形狀為非圓形。非圓形部分具有等于或僅稍微小于腎動脈的內徑的大直徑Dmw并且具有小于大直徑的小直徑Dmin。超聲波換能器30 (圖3和圖幻安裝在氣囊M內鄰近導管18的末梢端22的位置。 需由陶瓷壓電材料形成的換能器30是管狀并且具有繞換能器30的近端至末梢端的軸33 旋轉的圓柱表面形式的外發(fā)射表面31。換能器30通常沿軸31具有約2mm至IOmm且宜為 6mm的軸長。換能器30的外徑直徑約為1. 5mm至3mm且宜為2mm。換能器的實體結構和其安裝到導管可例如如公開內容以引用的方式并入本文中的美國專利7，540, 846和6，763，722 所述。換能器30還具有其內表面和外表面上的導電涂層(未示出)。所以，換能器可以實體安裝在金屬支撐管84 (圖5)上，該金屬支撐管84接著安裝到導管。涂層電接地并且電連接到信號線32。線32從換能器30延伸穿過管腔34。管腔34在導管18的近端與末梢端之間延伸，而線32從換能器30穿過管腔34延伸到導管18的近端14。換能器30被配置使得換能器中所產(chǎn)生的超聲波能主要從外發(fā)射表面發(fā)射。所以， 換能器可包括被配置來將超聲波能朝向換能器的內部反射使得所反射的能量加強外表面上的超聲波振動的部件。例如，支撐管84和換能器30可被構造使得換能器30的內表面通過間隔(未示出)與由金屬形成的支撐管的外表面分隔開。跨換能器的內表面與支撐管的外表面之間間隔的距離可為換能器所發(fā)射的超聲波能的波長的一半以促進換能器30的高效運行。在本實施方案中，換能器30所產(chǎn)生的超聲波能在水隙上反射以加強傳播自換能器 30的超聲波能，從而確保超聲波能從換能器30的外表面向外導向。換能器30還被配置來將撞擊外表面31的超聲波轉化成線32上的電信號。換句話說，換能器30可以充當超聲波發(fā)射器或超聲波接收器。換能器30被設計來例如在約IMHz至約數(shù)十MHz以及通常在約9MHz的頻率下運行。換能器30的實際頻率通常取決于制造公差而稍作變化。換能器的最佳啟動頻率可編碼在機器可讀元件或人可讀元件(未示出)，例如附著到導管的數(shù)字存儲器、條形碼或類似組件?；蛘?，可讀元件可將識別個體導管的序列號或其它信息編碼從而可從可通過通信鏈路(例如因特網(wǎng))存取的中心數(shù)據(jù)庫中檢索最佳啟動頻率。超聲波系統(tǒng)20 (本文中也被稱作啟動器)通過插塞接頭88 (圖幻可釋放地連接到導管18和換能器30。如圖6所見，超聲波系統(tǒng)20可包括用戶界面40、并入可編程控制裝置(例如可編程微處理器(未示出))的控制板42、超聲波激發(fā)源44和循環(huán)裝置48。用戶界面40與控制板42相互作用，該控制板42與激發(fā)源44相互作用以導致按換能器的最佳啟動頻率經(jīng)由線32發(fā)射電信號到換能器30?？刂瓢?2和超聲波源44被配置來控制電信號的振幅和定時以控制換能器30所發(fā)射的超聲波信號的功率級和持續(xù)時間。激發(fā)源44 還被配置來檢測換能器30所產(chǎn)生并且出現(xiàn)在線32上的電信號以及將此信號傳達到控制板 42。循環(huán)裝置48連接到導管18內的管腔(未示出)，該管腔接著連接到氣囊對。循環(huán)裝置被配置來使液體(宜為水性液體)穿過導管18循環(huán)到氣囊M中的換能器30。循環(huán)裝置48可包括例如用于在受控溫度(需為體溫或低于體溫)下供應液體到氣囊M的內部空間的用來裝循環(huán)冷卻劑35的儲罐、泵37、冷卻管(未示出)或類似物的元件?？刂瓢?2與循環(huán)裝置48介接以控制進出氣囊M的液體流動。例如，控制板42可包括電機控制裝置， 該電機控制裝置連接到與泵相關的、用于控制泵37的運行速度的驅動電機。這種電機控制裝置可用于例如泵37是容積式泵(例如蠕動泵)的情況?；蛘呋虼送?，控制電路可包括例如連接在液壓管路中用于改變管路對流體流(未示出)的阻力的可控制閥門的結構。超聲波系統(tǒng)20還可以包括兩個壓力傳感器38以監(jiān)控穿過導管18的液體流。一個壓力傳感器監(jiān)控液體至末梢導管18的流動以確定是否存在阻塞而另一個壓力傳感器監(jiān)控導管18中的泄漏。當氣囊處于充氣狀態(tài)時，壓力傳感器38宜在氣囊中維持約3磅/平方英寸(20KPa) 的所要壓力。超聲波系統(tǒng)20并入讀取器46，該讀取器46用于讀取導管18上的機器可讀元件并且將來自此元件的信息傳輸?shù)娇刂瓢?6。如上所述，導管上的機器可讀元件可包括例如換能器30在特定導管18中的運行頻率的信息，以及控制板42可使用此信息設置合適的頻率以激發(fā)換能器?；蛘?，控制板可被配置來啟動激發(fā)源44以通過在低功率級下給換能器通電同時在預定頻率范圍內掃描激發(fā)頻率(例如8. 5Mhz至9. 5Mhz)以及監(jiān)控換能器對此激發(fā)的回應來測量換能器運行頻率。超聲波系統(tǒng)20可以類似于2009年10月29日申請的、名為“METHOD AND APPARATUS FOR PERCUTANEOUS TREATMENT OF MITRAL VALVE
國臨時專利申請案61/256，002(其公開內容以引用的方式并入本文中)中所公開的超聲波系統(tǒng)。圖7的流程表中描繪根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的方法。在人類或非人類哺乳動物受試者(例如病人)準備好(步驟50)、動脈穿刺點(例如股動脈上的位置)準備好(步驟52)以及將導管18連接到超聲波系統(tǒng)20(步驟54)后，通過將護套12的末梢端穿過穿刺點插入主動脈來將超聲波換能器30插入腎動脈(步驟56)。如圖8示意地描繪，當護套的末梢端定位在主動脈內時，在護套內推進導管18直到導管的末梢端從護套中突出。因為導管18的末梢端22預成形成鉤狀物，所以當尖端在主動脈內被朝向腎動脈10分支旋轉且隨后被稍微向前推或向后拉時，導管18的末梢端22可以滑入腎動脈10中。通過腎動脈/ 主動脈分叉的典型角度來促進此動作。基于末梢端22的鉤狀形狀，當導管18的末梢端22 在主動脈內被往回拉時容易鉤住腎動脈10的分支血管。導管上的氣囊M需維持未充氣狀態(tài)直到導管的末梢端設置在腎動脈內的所要位置上。在導管18和換能器30插入期間(步驟56)，醫(yī)生可以核實換能器30被放置在腎動脈10內，但是在腎臟6或可能存在的腎動脈 10的任意分支之前。可使用X射線技術(例如熒光透視法)獲得此核實。一旦導管的末梢端位于腎動脈內的適當位置，泵37即將氣囊M帶至如圖4和圖5 所描繪的充氣狀態(tài)。在此情況下，氣囊的非圓形部分80接合動脈壁，且因此位于腎動脈內的換能器30的中心，換能器的軸33(圖幻大致與腎動脈的軸A同軸。但是，氣囊不阻擋血流穿過腎動脈。在此情況下，循環(huán)裝置48維持經(jīng)冷卻的水性液體流動進出氣囊M以冷卻換能器30。經(jīng)冷卻的氣囊還易于冷卻腎動脈的內表面。此外，血流持續(xù)穿過腎動脈幫助冷卻腎動脈的內表面。氣囊內的液體流動可包括X射線造影劑以協(xié)助氣囊的可視化和適當放置的核實。在下一步驟58中，超聲波系統(tǒng)20使用換能器30測量腎動脈10的大小?？刂瓢?42和超聲波源44啟動換能器30以用低功率超聲波脈沖“沖擊”腎動脈10。此脈沖中的超聲波被動脈壁反射到換能器30上作為回波。換能器30將回波轉化為線32上的回波信號。 超聲波系統(tǒng)20隨后通過分析回波信號確定動脈10的大小。例如，超聲波系統(tǒng)20可以確定換能器啟動之間的延時以產(chǎn)生回波信號的“沖擊”和返回。在步驟60中，超聲波系統(tǒng)20使用測量到的動脈大小來設置將由換能器30在后續(xù)步驟中施加治療超聲波能期間所傳遞的聲功率。例如，控制板42可使用將特定回波延遲(以及因此動脈直徑)與特定功率級相關聯(lián)的查找表。通常，動脈直徑越大，應當使用的功率越大。腎動脈10的形狀或換能器30的居中的變化可能在回波信號中導致一系列延時。超聲波系統(tǒng)20可取該范圍的平均值以確定腎動脈10的平均大小并且基于平均大小對功率級進行調整。醫(yī)生隨后通過用戶界面40啟動治療(步驟60)。在處理時(步驟64)，超聲波系統(tǒng)或啟動器20和特別是控制板42和超聲波源44啟動換能器30以傳遞有治療效力的超聲波到碰撞體積11 (圖幻。換能器30所發(fā)射的超聲波能大致從換能器30向外或遠離換能器 30徑向傳播，覆蓋繞換能器30的近端至末梢端的軸33和腎動脈的軸A整圈或360°弧度。超聲波換能器30的所選擇的運行頻率、未聚焦特性、放置、大小和形狀允許整個腎動脈10和腎神經(jīng)位于換能器30的“近場”區(qū)域內。在此區(qū)域內，由換能器30產(chǎn)生的、向外展開、未聚焦全向(360° )圓柱形波束的超聲波易于保持準直并且具有大致等于換能器 30的軸長的軸長。對于圓柱形換能器，近場區(qū)域的徑向范圍由表達式L2/λ界定，其中L是換能器30的軸長，而λ是超聲波的波長。在與換能器30表面的距離大于L2/λ的位置上， 波束開始軸向展開至大的范圍。但是，對于小于 Λ/λ的距離，波束未軸向展開至任何大的范圍。所以，在近場區(qū)域內，在小于 Λ/λ的距離處，當未聚焦波束徑向展開時，超聲波能的強度與相距換能器30表面的距離成比例地線性減小。如本公開內容中所使用，術語“未聚焦”指的是強度未在波束遠離換能器30的傳播方向上減小的波束。碰撞體積11大致是圓柱形并且與腎動脈同軸。其從換能器表面延伸到碰撞半徑 39，其中超聲波能的強度太小而無法將組織加熱到導致腎神經(jīng)8阻斷的溫度范圍。碰撞半徑39由從換能器30發(fā)射的超聲波能的劑量確定。碰撞體積11的體積V由下列等式確定V = Ji r22h- π r/h其中換能器30的半徑r2 =碰撞區(qū)11的半徑h=換能器30的長度如上所述，換能器30的長度可在2mm與IOmm之間變化，但是宜為6mm以提供寬的腎神經(jīng)阻斷區(qū)。換能器30的直徑可在1.5mm至3. Omm之間變化，且宜為2. 0mm。不僅針對其治療效果，而且以允許碰撞體積11的半徑39宜在5mm至7mm之間以覆蓋腎動脈10和鄰近腎神經(jīng)(其都位于3mm到4mm的平均半徑內)而不發(fā)射破壞性超聲波能到超過腎動脈10 的結構為目的選擇劑量。這將導致至少0. 5cm3的碰撞體積11，腎神經(jīng)阻斷的長度精確對應于換能器32的長度。需選擇功率級使得在整個碰撞體積內，實體組織被加熱到約42°C或更高達數(shù)秒或更長時間，但所有實體組織(包括腎動脈的內膜)需保持低于65°C。所以，在整個碰撞區(qū)域內，實體組織(包括所有腎神經(jīng))被帶至足以阻斷神經(jīng)傳導但低于導致組織快速壞死的溫度。
研究表明神經(jīng)損傷在低得多的溫度下發(fā)生且發(fā)生的速度比組織壞死快得多。見以引用的方式并入本文中的 Bunch、Jared. T 等人的“Mechanisms of Phrenic Nerve Injury During Radiofrequency AblaT. ion aT. T. he Pulmonary Vein Orifice，，，Journal of Cardiovascular ElecT. rophysiology，第 16 卷，第 12 期，第 1318 至 1325 頁(2005 年 12 月 8日)。由于組織壞死通常在處于65°C或更高的溫度下達約10秒或更長時間時發(fā)生而腎神經(jīng)8的阻斷通常在腎神經(jīng)8處于42°C或更高的溫度下達數(shù)秒或更長時間時發(fā)生，所以選擇超聲波能的劑量以將影響體積11中的溫度保持在這些溫度之間達數(shù)秒或更長時間。超聲波能的劑量還需低于在碰撞體積中導致膠原顯著收縮所需的劑量。換能器的操作因此提供治療劑量，其阻斷腎神經(jīng)8而不對腎動脈10造成損傷，例如狹窄、內膜增生、內膜壞死或可能需要干涉的其它傷害?？缒I動脈10的內壁的持續(xù)血流確保腎動脈的內膜層3(圖2)被冷卻。這允許按治療劑量發(fā)射的超聲波能主要在腎動脈10的外層而非內膜層3上消散并且轉化為熱。此外，經(jīng)冷卻的液體循環(huán)穿過含有換能器30的氣囊M也可以幫助減小從換能器30轉移到內膜層3及流經(jīng)換能器的血液的熱。所以，所發(fā)射的治療未聚焦超聲波能不損傷內膜且不引發(fā)血栓形成，提供更安全的治療。為了產(chǎn)生治療劑量的超聲波能，換能器30的聲功率輸出通常為約10瓦至約100 瓦，更常見從約20瓦至約30瓦。功率施加的持續(xù)時間通常為約2秒至約一分鐘或更長時間，更常見從約10秒到約20秒?？赏ㄟ^數(shù)學建?；騽游镌囼灤_定與特定系統(tǒng)一起使用以實現(xiàn)的所要溫度水平的最佳劑量。未聚焦超聲波能的碰撞體積11覆蓋整個腎動脈10，包括外膜和緊密圍繞的組織， 并且因此覆蓋圍繞腎動脈的所有腎神經(jīng)。所以可以不加區(qū)別地將換能器30放置在腎動脈 10中以阻斷圍繞受試者體內的腎動脈10的所有腎神經(jīng)8的傳導。如本公開內容中所使用， “不加區(qū)別”和“不加區(qū)別地”指的是未標定、定位或聚焦任何特定腎神經(jīng)。根據(jù)需要，醫(yī)生隨后可將導管18和換能器30沿腎動脈重新定位(步驟66)并且重新啟動治療68以重新發(fā)射有治療效力的未聚焦超聲波能(步驟70)。這在沿腎動脈的長度的額外位置上阻斷腎神經(jīng)并且因此提供更安全和更可靠的治療。重新定位和重新發(fā)射步驟根據(jù)需要可執(zhí)行數(shù)次。接下來，醫(yī)生用換能器30將導管18移動到另一個腎動脈10并且再次針對該動脈10執(zhí)行整個治療(步驟72)。在治療完成后，將導管18從受試者身體內抽出(步驟74)。可利用上述特征的多種變型和組合。例如，在施加治療超聲波能期間超聲波系統(tǒng) 20可控制換能器30從而以脈沖函數(shù)發(fā)射超聲波能。脈沖函數(shù)導致超聲波換能器30按例如 50%的工作循環(huán)發(fā)射超聲波能。超聲波能的脈沖調制可幫助在增加治療次數(shù)的同時限制組織溫度。在另一個變型中，可省略測量腎動脈大小和調整劑量的步驟(步驟58和7 。在此情況下，換能器僅在對于一般受試者的腎動脈足夠的預設功率級下運行。在另一個變型中，可通過除啟動換能器30以外的技術，例如通過使用引入腎動脈的造影劑的X射線成像或磁共振成像或使用單獨的超聲波測量導管測量腎動脈直徑。在此情況下，來自單獨的測量的數(shù)據(jù)可用于設置劑量。在上述特定實施方案中，通過可伸展氣囊M的非圓形元件80將換能器30放置在腎動脈的中心?？墒褂闷渌又醒b置。例如，覆蓋換能器的可伸展氣囊可以是圓形橫截面的直徑稍微小于腎動脈10的氣囊。這種氣囊允許血液繼續(xù)流動穿過腎動脈10，但是使換能器30大致維持在腎動脈10的中心。在本實施方案中，氣囊M是動態(tài)的而非裝配到腎動脈 10，因為圍繞氣囊M的血液流動導致小的向后和向前移動。這種動態(tài)性質允許血液繼續(xù)到達腎動脈10的所有部位，從而提供冷卻以及使內膜3的損傷最小化。在其它實施方案中， 導管的末梢端可以包括除氣囊以外的可伸展結構，例如可選擇性地例如通過在軸向方向上壓縮結構而帶至徑向伸展狀態(tài)的網(wǎng)籃或金屬網(wǎng)結構。網(wǎng)籃可以對超聲波無反射性或可以安裝在導管上的軸向偏離換能器30的位置上。在另一個變型中，氣囊M可由多孔薄膜形成或包括孔使得在氣囊M內循環(huán)的經(jīng)冷卻的液體可從氣囊M中逸出或噴至腎動脈10內的血流中。進入血流的從氣囊M中逸出或噴出的經(jīng)過冷卻的液體可支持與流動血液接觸的腎動脈10的內膜的進一步冷卻。通常導管18是一次性、單次使用裝置。導管18或超聲波系統(tǒng)20可包含阻止在單次使用后再次使用導管18的安全裝置。這類安全裝置本身在本領域中已知。在另一個變型中，導管18本身可包括允許醫(yī)生直接控制導管的末梢端22方向的轉向機構。護套可省略。另一個變型可以是位于導管18的末梢端上、包括超聲波換能器30的能量發(fā)射單元可以定位在腎靜脈中，并且超聲波換能器30可包含用于選擇性地僅在有限的徑向范圍內將超聲波能從換能器30中導出的反射或阻擋結構以提供超聲波能需選擇性地從腎靜脈中的換能器30導向腎動脈10。當利用靜脈方法時，超聲波能被導向遠離換能器30的外表面?zhèn)鞑サ膮^(qū)段或波束，通常稱作側發(fā)射換能器30配置。例如，超聲波換能器30可具有一種構造并且可運行以發(fā)射類似于2009年10月四申請的、名為“METHOD AND APPARATUS FOR PERCUTANEOUS TREATMENT OF MITRAL VALVE RE⑶RGITATION(PMVIi) ” 的美國臨時申請案 61/256002(其以引用的方式并入本文中)導向的超聲波能5。在這個變型中，導管18引入身體及隨后定位為靠近腎臟6的路徑與上述動脈方法不同?？墒褂渺o脈方法以利用在導管 18抽出后閉合組織較少的可能性。雖然本文中以參考特定實施方案描述本發(fā)明，但是應了解這些實施方案只說明本發(fā)明的原理和應用。所以，應了解可在不脫離隨附申請專利范圍所界定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下對說明性實施方案進行多種修改以及設計其它配置。
權利要求
1.一種用于阻斷哺乳動物受試者體內的腎神經(jīng)傳導的裝置，其包括超聲波換能器，其被調適來插入所述哺乳動物受試者的腎動脈中以及發(fā)射未聚焦超聲波能；和啟動器，其電連接到所述換能器，所述啟動器被調適來控制所述超聲波換能器以發(fā)射未聚焦超聲波能到覆蓋所述腎動脈的至少約0. 5cm3的碰撞體積中，使得所述未聚焦超聲波能以足以阻斷整個所述碰撞體積內的腎神經(jīng)的傳導的治療強度施加。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述啟動器被調適來控制所述超聲波換能器以按約10瓦至約30瓦的聲功率級發(fā)射未聚焦超聲波能達約10秒至約30秒以在所述碰撞體積中提供約100焦耳至約900焦耳的吸收劑量。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述啟動器被調適來控制所述換能器以在整個所述碰撞體積內實現(xiàn)高于42°C的溫度的同時維持所述腎動脈壁的溫度低于65°C。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述啟動器被調適來控制所述超聲波換能器以按脈沖函數(shù)發(fā)射所述未聚焦超聲波能。
5.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述超聲波換能器被調適來以沿所述腎動脈的所述軸具有至少約2mm的長度的形式發(fā)射所述超聲波能。
6.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述換能器被調適來在沿著沿所述腎動脈的所述軸具有至少約2mm的長度的整個碰撞體積內按所述治療強度施加所述超聲波能。
7.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其進一步包括具有末梢端和近端的導管，所述換能器安裝到所述導管鄰近所述末梢端的位置，所述導管和換能器被構造和配置來在所述超聲波換能器定位在所述腎動脈內的同時允許大的血流穿過所述腎動脈。
8.根據(jù)權利要求7所述的裝置，其中所述導管被構造和配置來使所述換能器保持不與所述腎動脈的所述壁接觸。
9.根據(jù)權利要求7所述的裝置，其中所述換能器具有軸，所述導管被構造和配置來使所述換能器的所述軸保持大致與所述腎動脈的所述軸平行，并且所述換能器被調適來以圍繞所述換能器的所述軸的360°圓柱形式發(fā)射所述超聲波能。
10.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述導管包括鄰近所述換能器的居中元件，所述居中元件被配置來使所述換能器大致保持在所述腎動脈的中心。
11.根據(jù)權利要求10所述的裝置，其中所述居中元件包括被調適來接合所述腎動脈的所述壁而基本上不阻擋血流穿過所述腎動脈的可伸展元件。
12.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中所述超聲波換能器被進一步調適來接收超聲波能并且產(chǎn)生代表所述所接收的超聲波能的信號，且所述啟動器被進一步調適來控制所述超聲波換能器以按低于所述治療強度的強度發(fā)射測量超聲波能，從所述換能器中接收代表所反射的測量超聲波能的回波信號；分析所述所接收的回波信號；和基于所述所接收的回波信號確定所述腎動脈的大小。
13.根據(jù)權利要求12所述的裝置，其中所述超聲波系統(tǒng)被調適來控制所述超聲波換能器以取決于所述腎動脈的所述所決定的大小來改變用于發(fā)射所述有治療效力的未聚焦超聲波能的所述聲功率。
14.一種用于阻斷哺乳動物受試者體內的腎神經(jīng)傳導的方法，其包括下列步驟將超聲波換能器插入所述哺乳動物受試者的腎動脈中；和啟動所述換能器以發(fā)射有治療效力的未聚焦超聲波能到覆蓋所述腎動脈的至少約 0. 5cm3的碰撞體積中，使得所述有治療效力的超聲波能阻斷所述碰撞體積中的所有所述腎神經(jīng)的傳導。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中按約10瓦至約30瓦的聲功率級發(fā)射所述超聲波能達約10秒至約30秒以在整個所述碰撞體積中提供約100焦耳至約900焦耳的吸收劑量。
16.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中執(zhí)行發(fā)射超聲波能的步驟以在將所述碰撞區(qū)中的所述腎神經(jīng)加熱到高于42°C的同時維持所述腎動脈壁的所述溫度低于65°C。
17.根據(jù)權利要求14所述的方法，在不確定腎神經(jīng)的實際位置的情況下執(zhí)行插入所述超聲波換能器和啟動所述換能器以發(fā)射超聲波能的步驟。
18.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中執(zhí)行啟動所述換能器的步驟使得在每個腎動脈中單次施加所述超聲波能可有效阻斷圍繞所述腎動脈的所有所述腎神經(jīng)的傳導。
19.根據(jù)權利要求14所述的方法，其進一步包括下列步驟在啟動所述換能器的步驟后將所述超聲波換能器重新定位在所述腎動脈中；和隨后重復啟動所述換能器的步驟。
20.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中執(zhí)行啟動所述換能器的步驟使得所述超聲波能按脈沖函數(shù)發(fā)射。
21.根據(jù)權利要求14所述的方法，執(zhí)行插入所述超聲波換能器的步驟以在所述換能器定位在所述腎動脈內的同時允許大的血流穿過所述腎動脈。
22.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中執(zhí)行將所述超聲波換能器插入所述腎動脈的步驟使得所述換能器不接觸所述腎動脈的所述壁。
23.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中所述有治療效力的未聚焦超聲波能以圍繞所述換能器的360°圓柱形式發(fā)射。
24.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中所述有治療效力的未聚焦超聲波能以沿所述腎動脈的所述軸具有至少約2mm的長度的形式發(fā)射。
25.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中所述有治療效力的未聚焦超聲波能阻斷至少約 2mm的長度的所述腎神經(jīng)的傳導。
26.根據(jù)權利要求14所述的方法，其進一步包括在發(fā)射所述有治療效力的未聚焦超聲波能之前將所述超聲波換能器放置在所述腎動脈的大致中心的步驟。
27.根據(jù)權利要求25所述的方法，其中執(zhí)行使所述換能器大致居中的步驟以允許基本未減小的血流穿過所述腎動脈。
28.根據(jù)權利要求14所述的方法，其進一步包括下列步驟按小于所述有治療效力的超聲波能的功率級的功率級施加非治療超聲波能；接收所反射的非治療超聲波能并且產(chǎn)生代表所述所反射的能量的回波信號；和在啟動所述換能器以施加所述有治療效力的超聲波能的步驟之前基于所述回波信號確定所述腎動脈的大小。
29.根據(jù)權利要求觀所述的方法，其進一步包括在啟動期間調整施加至所述換能器的所述功率的步驟，以至少部分基于在所述確定步驟中所確定的所述腎動脈的所述大小發(fā)射有治療效力的未聚焦超聲波能。
30.一種用于腎神經(jīng)阻斷的探針，所述探針包括超聲波換能器，其被調適來發(fā)射未聚焦超聲波能；和導管，其具有末梢端和近端，所述換能器安裝到所述導管鄰近所述末梢端的位置，所述導管和換能器被構造和配置來允許將所述末梢端和換能器定位在腎動脈內和在所述超聲波換能器定位在所述腎動脈內的同時允許大的血流穿過所述腎動脈。
31.根據(jù)權利要求30所述的探針，其中所述導管被構造和配置來使所述換能器保持不與所述腎動脈的所述壁接觸。
32.根據(jù)權利要求30所述的探針，其中所述換能器具有軸，所述導管被構造和配置來使所述換能器的所述軸保持大致與所述腎動脈的所述軸平行，以及所述換能器被調適來以圍繞所述換能器的所述軸的360°圓柱形式發(fā)射所述超聲波能。
33.根據(jù)權利要求30所述的探針，其中所述導管包括鄰近所述換能器的居中元件，所述居中元件被配置來使所述換能器大致保持在所述腎動脈的中心。
34.根據(jù)權利要求33所述的探針，其中所述居中元件包括被調適來接合所述腎動脈的所述壁而基本上不阻擋血流穿過所述腎動脈的可伸展元件。
35.一種用于阻斷哺乳動物受試者體內的腎神經(jīng)傳導的裝置，其包括構件，其用于將超聲波換能器定位在所述哺乳動物受試者的腎動脈中；和構件，其用于啟動所述換能器以發(fā)射有治療效力的未聚焦超聲波能到覆蓋所述腎動脈的至少約0. 5cm3的碰撞體積中，使得所述有治療效力的超聲波能阻斷所述碰撞體積中的所有所述腎神經(jīng)的傳導。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于阻斷沿哺乳動物受試者的腎動脈延伸的腎神經(jīng)以治療高血壓和相關疾病的裝置和方法。例如通過將承載換能器的導管(18)的末梢端推進到腎動脈中而將超聲波換能器(30)插入腎動脈(10)中。超聲波換能器發(fā)射未聚焦超聲波以在覆蓋腎動脈的至少約0.5cm3的整個相對較大的碰撞體積(11)內將組織加熱到足以阻斷神經(jīng)傳導但不足以導致組織的快速切除或壞死的溫度?？稍诓欢ㄎ换蚓劢箓€體腎神經(jīng)的情況下執(zhí)行治療。
文檔編號A61B17/22GK102596320SQ201080049201
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權日2009年10月30日
發(fā)明者R·J·華金 申請人:聲特醫(yī)療器械有限公司