用于肺部處理的系統(tǒng)和方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的引用
[0002] 本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C. § 119(e)要求于2010年4月6日提交的第61/321,346號(hào) 美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。將該臨時(shí)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明一般涉及肺部處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0004] 在有效的哮喘藥物出現(xiàn)之前，在1930年至1950年間實(shí)行的一種哮喘治療為后肺 神經(jīng)叢的交感神經(jīng)切除手術(shù)。雖然手術(shù)的傷害是非常大的，其通常需要切斷大肌肉群并操 作肋骨、肋膜和肺，但在一些情況下手術(shù)是有效的。作為對(duì)藥物和其他常規(guī)治療都無(wú)效的患 者的替代治療，需要實(shí)現(xiàn)肺部交感神經(jīng)切除術(shù)的益處，同時(shí)不發(fā)生通常與過(guò)去的手術(shù)操作 有關(guān)的高發(fā)病率。
[0005] 除了后肺神經(jīng)叢之外，還存在前肺神經(jīng)叢。由于前肺神經(jīng)叢靠近心臟和大血管，因 此前肺神經(jīng)叢從未在手術(shù)中被考慮過(guò)。這些神經(jīng)也可能會(huì)參與與哮喘和其他肺部疾病有關(guān) 的氣道收縮。
[0006] 去除這些神經(jīng)的神經(jīng)支配存在一些復(fù)雜的因素。感興趣神經(jīng)沿前氣管和支氣管的 外側(cè)行進(jìn)，后叢神經(jīng)沿后部、沿氣管與食管之間的交界處并在該交界處內(nèi)行進(jìn)。這些困難導(dǎo) 致人們對(duì)用這樣的方式治療哮喘的興趣很小。
[0007] 發(fā)明概述
[0008] 至少一些實(shí)施方式包括處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)可用于進(jìn)行肺部處理以解決多種肺 部癥狀、疾病狀態(tài)和/或疾病，其包括但不限于哮喘、慢性阻塞性肺?。–0PD)、阻塞性肺 病、或會(huì)導(dǎo)致不利的（例如增加的）肺部氣流阻力的其他疾病。
[0009] 在一些實(shí)施方式中，通過(guò)選擇去神經(jīng)支配進(jìn)行肺部處理的裝置包括長(zhǎng)型部件，其 被配置用于插入氣管至鄰近目標(biāo)神經(jīng)組織（例如肺叢）的位置。裝置還包括至少一個(gè)設(shè)置 在長(zhǎng)型部件上的能量遞送元件，當(dāng)長(zhǎng)型部件定位在氣管中時(shí)，能量遞送元件的位置對(duì)應(yīng)于 氣管壁中或氣管壁附近的至少一條神經(jīng)的解剖位置。在某些實(shí)施方式中，來(lái)自單個(gè)能量遞 送元件的能量消融至少一條神經(jīng)。在其他實(shí)施方式中，多個(gè)能量遞送元件協(xié)作以消融或以 其他方式改變神經(jīng)或其他目標(biāo)組織。
[0010] 在一些實(shí)施方式中，肺部處理方法包括在支氣管樹(shù)的氣管或氣道中鄰近待處理神 經(jīng)部位處放置至少一個(gè)能量遞送元件。在一些實(shí)施方式中，來(lái)自元件的能量被遞送至處理 部位處的氣管的圓周的一部分。鄰近處理部位的組織被冷卻以防止處理部位之外的組織損 傷。
[0011] 為了冷卻組織，冷卻介質(zhì)可被遞送通過(guò)沿食管腔定位的裝置。裝置可具有一個(gè)或 多個(gè)冷卻囊，冷卻囊被配置為接觸食管壁以吸收熱量，由此冷卻非目標(biāo)組織。另外或可替換 地，與至少一個(gè)能量遞送元件組合使用或單獨(dú)使用的氣管中裝置可包括一個(gè)或多個(gè)冷卻裝 置（例如冷卻囊）。
[0012] 一些實(shí)施方式包括用于靶向于處于氣管與食管的腔之間的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)部位 的裝置和方法。在某些實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)裝置放置在氣管和/或食管的腔上以遞送 能量，從而損傷或以其他方式改變位于氣管與食管的腔之間的一個(gè)或多個(gè)處理部位。目標(biāo) 部位可包括神經(jīng)組織。優(yōu)選地，這樣的目標(biāo)部位受到損傷，同時(shí)較靠近氣管和/或食管的腔 的組織被保護(hù)而不受損傷。
[0013] 在一些實(shí)施方式中，用于肺部處理的系統(tǒng)包括肺部處理裝置和保護(hù)裝置。肺部處 理裝置具有一個(gè)或多個(gè)能量遞送元件，能量遞送元件能夠通過(guò)氣管的至少一部分被置入氣 道。一個(gè)或多個(gè)能量遞送元件被配置成能將能量遞送至氣道壁以改變位于氣道壁中或靠近 氣道壁的神經(jīng)組織。保護(hù)裝置具有可置于食管中的保護(hù)部件，即使在肺部處理裝置位于在 氣道中時(shí)，保護(hù)部件也可被置于食管中。保護(hù)部件被配置成能從食管壁吸收熱量以抑制對(duì) 食管組織的損傷。在一些操作中，系統(tǒng)用于消融沿氣道行進(jìn)的神經(jīng)干的神經(jīng)組織。另外或 可替換地，可消融氣道內(nèi)的神經(jīng)組織。
[0014] 冷卻裝置可與能量遞送元件相關(guān)聯(lián)以限制所選去神經(jīng)支配部位附近的組織損傷。 冷卻裝置可包括一個(gè)或多個(gè)泵、增壓器、導(dǎo)管、面罩、閥等。來(lái)自冷卻裝置的介質(zhì)可流過(guò)個(gè)體 以冷卻內(nèi)部組織。在一些實(shí)施方式中，冷卻裝置包括能將冷空氣遞送通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)入食管腔 的泵。冷空氣在腔內(nèi)循環(huán)以冷卻食管組織。
[0015] 用于肺部處理的方法包括將至少一個(gè)能量遞送元件通過(guò)氣管的至少一部分置于 氣道中待處理的處理部位附近處。在某些操作中，氣道為氣管的一部分。在其他操作中，至 少一個(gè)能量遞送元件被遞送通過(guò)氣管并從氣管伸出進(jìn)入支氣管樹(shù)。
[0016] 該方法還包括從元件遞送能量至氣道圓周的一部分。可調(diào)節(jié)組織的溫度以防止或 限制對(duì)非目標(biāo)組織的損傷。在一些操作中，冷卻食管組織，從而在遞送能量時(shí)防止對(duì)食管組 織的損傷。還可在遞送能量之前和/或之后冷卻食管組織。
[0017] 能量遞送元件可進(jìn)行任意次數(shù)的重新定位。在某些實(shí)施方式中，能量遞送元件可 被定位在緊鄰先前位置處。能量被遞送至鄰近的處理部位。鄰近部位可以幾乎不與前一部 位重疊。或者，在兩個(gè)處理部位之間可存在小的間隙?？梢苿?dòng)裝置（例如轉(zhuǎn)動(dòng)、平移或兩 者）來(lái)重新定位能量遞送元件，從而相對(duì)于已處理的部位在周向上具有小的重疊或小的間 隙。
[0018] 在一些實(shí)施方式中，肺部處理裝置包括長(zhǎng)型部件和微波天線。長(zhǎng)型部件可通過(guò)氣 管的至少一部分插入氣道。微波天線聯(lián)接至長(zhǎng)型部件，并可定位在氣道中靠近氣道壁中神 經(jīng)組織的處理位置處。微波天線被配置成能遞送微波能量，從而通過(guò)破壞神經(jīng)組織中的神 經(jīng)信號(hào)傳遞的方式改變神經(jīng)組織，同時(shí)非目標(biāo)組織（例如位于微波天線與神經(jīng)組織之間的 組織）不會(huì)受到永久損傷。有源電極可非膨脹地（例如非囊式地）從收縮配置展開(kāi)至展開(kāi) 配置。因此，可移動(dòng)有源電極，而無(wú)需使用囊或其他類型的展開(kāi)裝置。
[0019] 用于肺部處理的系統(tǒng)可包括至少一個(gè)肺部處理裝置，其能夠損傷神經(jīng)組織，使得 被破壞的神經(jīng)組織阻礙或停止神經(jīng)系統(tǒng)信號(hào)傳遞至沿支氣管樹(shù)更遠(yuǎn)側(cè)的神經(jīng)。可通過(guò)向神 經(jīng)組織遞送不同類型的能量來(lái)暫時(shí)或永久損傷神經(jīng)組織。例如，可通過(guò)將神經(jīng)組織的溫度 增加至第一溫度（例如消融溫度）來(lái)熱損傷神經(jīng)組織，同時(shí)氣道壁處于低于第一溫度的第 二溫度。在一些實(shí)施方式中，從神經(jīng)組織徑向向內(nèi)的氣道壁的一部分可處于第一溫度，從而 防止對(duì)氣道壁的該部分造成永久損傷。第一溫度足夠高，從而能導(dǎo)致對(duì)神經(jīng)組織的永久破 壞。在一些實(shí)施方式中，神經(jīng)組織為位于氣道壁外側(cè)的結(jié)締組織中的神經(jīng)干的一部分。氣 道壁中的平滑肌和神經(jīng)組織可保留功能，從而保持平滑肌所需的張力水平。氣道可響應(yīng)于 刺激（例如吸入刺激物、局部神經(jīng)系統(tǒng)或全身激素引發(fā)的刺激）而收縮/擴(kuò)張。在其他實(shí) 施方式中，神經(jīng)組織為氣道壁中的神經(jīng)分支或神經(jīng)纖維的一部分。在另一實(shí)施方式中，同時(shí) 或依次損傷神經(jīng)干的神經(jīng)組織和神經(jīng)分支/纖維的神經(jīng)組織。多種類型的可啟動(dòng)元件（例 如微波天線、RF電極、加熱元件等形式的消融元件）可用于輸出能量。
[0020] 肺部處理的至少部分方法包括通過(guò)氣管的至少一部分放置長(zhǎng)型部件。長(zhǎng)型部件具 有處理元件和聯(lián)接至處理元件的傳感器。處理元件在第一氣道位置時(shí)，使用傳感器檢測(cè)第 一組織特性。將第一組織特性與參考值進(jìn)行比較，以估計(jì)氣道中處理元件的位置。啟動(dòng)處 理元件來(lái)處理氣道。
[0021] 在某些實(shí)施方式中，用于肺部處理的裝置包括可通過(guò)氣管插入氣道的長(zhǎng)型部件和 聯(lián)接至長(zhǎng)型部件的有源電極。有源電極被配置成將能量遞送至氣道壁中的目標(biāo)組織。返回 電極可定位在氣道中或食管中，并被配置成能接收來(lái)自目標(biāo)組織的能量。保護(hù)部件被配置 成能冷卻靠近目標(biāo)組織的非目標(biāo)組織。非目標(biāo)組織可被包圍的，或可與目標(biāo)組織間隔開(kāi)。
[0022] 有源電極可從收縮配置展開(kāi)至展開(kāi)配置而不需要使用囊。裝置可以是自展開(kāi)式 的。例如，裝置可包括自展開(kāi)的籃、籠、絲網(wǎng)或能夠呈現(xiàn)螺線形、螺旋形、盤旋狀或類似配置 的其他類型的組件。由此，有源電極可以被非膨脹地展開(kāi)或促動(dòng)。
[0023] 肺部處理的方法包括將能量以第一功率水平從能量遞送元件的激活部分遞送，以 產(chǎn)生覆蓋氣道圓周的第一部分的第一損傷。將能量以第二功率水平從能量遞送元件的激活 部分遞送，以產(chǎn)生覆蓋氣道圓周中從第一部分移位的第二部分的第二損傷。第一功率水平 基本上大于第二功率水平。在某些實(shí)施方式中，相對(duì)于氣道的腔，第二部分在周向或軸向上 從第一部分移位。例如，第二部分可在周向和軸向上從第一部分移位。
[0024] 肺部處理的另一方法包括將第一量的能量從能量遞送裝置遞送至氣道壁的第一 部分，并將第二量的能量從能量遞送裝置遞送至氣道壁的第二部分。壁的第一部分和壁的 第二部分彼此分隔或可彼此部分重疊。例如，按照面積或體積，第一部分和第二部分的大部 分可彼此重疊。
[0025] 肺部處理的方法包括將能量遞送元件置于個(gè)體的氣道中。能量遞送元件被非膨脹 地促動(dòng)。可移動(dòng)能量遞送元件，使其與氣道壁接合，而無(wú)需使用囊或其他類型的膨脹裝置。 能量遞送元件可以是自展開(kāi)式的。例如，能量遞送元件可以是能自展開(kāi)的籠。非膨脹式可 展開(kāi)籠可將一個(gè)或多個(gè)電極移動(dòng)至靠近氣道壁或與氣道壁接觸。
[0026] 能量可從能量遞送元件遞送至氣道壁，以改變氣道壁中或氣道壁附近的目標(biāo)神經(jīng) 組織。冷卻介質(zhì)進(jìn)入氣道，與壁直接接觸，從而在遞送能量時(shí)從壁吸收熱量?；蛘撸Ｗo(hù)裝 置可用于冷卻氣道壁。
[0027] 能量遞送元件可包括第一電極。第一電極定位在氣道的第一對(duì)相鄰的軟骨環(huán)之間 的第一空隙中。第二電極放置在氣道的第二對(duì)相鄰的軟骨環(huán)之間的第二空隙中。電極可以 是螺旋形或盤旋形裝置的一部分。
[0028] 保護(hù)裝置可定位在食管中，從而在遞送能量時(shí)從食管組織吸收熱量。保護(hù)裝置可 以通過(guò)聯(lián)接至保護(hù)裝置的第二電極接收能量，或從第二電極遞送能量。
[0029] 壁（例如氣管壁、食管壁等）的組織的表面層可被保護(hù)而不受永久傷害，同時(shí)在表 面層之下的一定深度處產(chǎn)生永久損傷組織的損傷。表面層的厚度至少約2mm。損傷的至少 一部分包含神經(jīng)組織。在某些操作中，神經(jīng)組織的改變足以減少個(gè)體的氣道收縮。
[0030] 冷卻介質(zhì)可包括一種或多種氣體或其他類型的介質(zhì)。能量遞送元件聯(lián)接至長(zhǎng)型部 件，使得冷卻介質(zhì)通過(guò)長(zhǎng)型部件中的通道被引入氣道。冷卻介質(zhì)流過(guò)能量遞送元件中的通 道而從中吸收熱量。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 出于說(shuō)明本發(fā)明的目的，附圖示出本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的多個(gè)方面。然 而，應(yīng)理解，本發(fā)明并不限于附圖所示的具體設(shè)置和機(jī)構(gòu)，在附圖中：
[0032] 圖1示出氣管和食管的截面以及前叢神經(jīng)和后叢神經(jīng)的大概位置。
[0033] 圖2示出氣管的軟骨環(huán)。結(jié)締組織鞘被去掉。
[0034] 圖3示出氣管的截面，其示出在本發(fā)明的實(shí)施方式中用于處理的肺叢中的目標(biāo)區(qū) 域。
[0035] 圖4為側(cè)視圖，其示出與圖3的截面相對(duì)應(yīng)的可能目標(biāo)區(qū)域的長(zhǎng)度。
[0036] 圖4A為解剖圖，其示出后部肺叢的細(xì)節(jié)。
[0037] 圖5為位于氣管和食管中的處理系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0038] 圖6為氣管中的處理裝置和食管中的食管裝置的細(xì)節(jié)圖。
[0039] 圖7為氣管和處理裝置的遠(yuǎn)端的剖視圖。
[0040]圖8A為氣管的截面圖以及氣管和食管組織中的等溫線。
[0041] 圖8B為氣管的截面圖以及氣管和食管組織中的等溫線。
[0042] 圖9示出氣管處理裝置和食管處理裝置。
[0043] 圖10為處理系統(tǒng)的等距視圖。
[0044] 圖11為沿線11-11所取的氣管導(dǎo)管的截面圖。
[0045] 圖12為沿線12-12所取的氣管導(dǎo)管的截面圖。
[0046] 圖13為電極組件的等距視圖。
[0047] 圖14為沿線14-14所取的圖13的電極組件的截面圖。
[0048] 圖15為處理系統(tǒng)的局部截面圖，其中導(dǎo)管伸出遞送裝置。
[0049] 圖16為就位的能量遞送組件的側(cè)視圖，其中流體流過(guò)能量發(fā)射器組件。
[0050] 圖17為就位的能量遞送組件的截面圖，其中流體流過(guò)可展開(kāi)的部件。
[0051] 圖18為能量遞送組件的截面圖，其中流體流入可展開(kāi)部件。
[0052] 圖19為消融組件的正視圖，其中流體流過(guò)能量發(fā)射器組件。
[0053] 圖20為鄰近軟骨環(huán)的電極的側(cè)視圖。
[0054] 圖21為位于軟骨環(huán)之間的電極的側(cè)視圖。
[0055] 圖22為具有一對(duì)電極的消融組件的等距視圖。
[0056] 圖23為具有三個(gè)電極的消融組件的等距視圖。
[0057] 圖24A為個(gè)體中的處理系統(tǒng)以及食管裝置的示意圖，該處理系統(tǒng)采用單極電極進(jìn) 行肺部處理。
[0058] 圖24B為采用單極電極進(jìn)行處理的本發(fā)明實(shí)施方式的示意圖。
[0059] 圖25A為個(gè)體中的氣管裝置和食管裝置的示意圖。
[0060] 圖25B為采用氣管至食管圓周雙極電極的實(shí)施方式的示意圖。
[0061] 圖26示出利用圖25A和圖25B的實(shí)施方式可能出現(xiàn)的圓周雙極能量分布。
[0062]圖27為采用氣管至食管雙極、前部食管返回電極的實(shí)施方式的示意圖。
[0063] 圖28示出利用圖27的實(shí)施方式可能出現(xiàn)的雙極能量密度分布。
[0064] 圖29為采用氣管至食管雙極、后部絕緣電極的本發(fā)明實(shí)施方式的示意圖。
[0065] 圖30示出利用圖29的實(shí)施方式可能出現(xiàn)的雙極能量分布。
[0066]圖31A和圖31B為采用氣管至食管雙極電極而沒(méi)有囊支持的本發(fā)明實(shí)施方式的示 意圖。
[0067] 圖32為本發(fā)明的示例性的籃實(shí)施方式的正視圖。
[0068] 圖33A和圖33B為采用具有圓周電極帶的雙極線籠的實(shí)施方式的示意圖。
[0069] 圖34A和圖34B為采用具有圓周電極帶的雙極囊的本發(fā)明實(shí)施方式的示意圖。
[0070] 圖35為采用具有單氣管保護(hù)區(qū)的氣管雙極電極的本發(fā)明實(shí)施方式的示意圖。 [0071]圖36A為氣道中本發(fā)明的實(shí)施方式的示意圖，其采用具有雙氣管保護(hù)區(qū)的氣管雙 極電極。
[0072] 圖36B為圖36A的氣管裝置的示意圖。
[0073] 圖36C為圖36A的氣管裝置的俯視平面圖。
[0074] 圖37A-圖37C為采用處于堆疊環(huán)配置的軟骨間電極的本發(fā)明實(shí)施方式的示意圖。
[0075] 圖38A和圖38B為采用處于線圈配置的軟骨間電極的本發(fā)明實(shí)施方式的示意圖。
[0076] 圖39A和圖39B為采用具有卷繞調(diào)整元件的軟骨間電極的本發(fā)明實(shí)施方式的示意 圖。
[0077] 圖40A和圖40B為在雙極配置下采用具有可調(diào)整D形環(huán)的軟骨間電極的本發(fā)明實(shí) 施方式的示意圖。
[0078] 圖41A和圖41B為在具有冷卻裝置的雙極配置下采用具有可調(diào)整D形環(huán)的軟骨間 電極的本發(fā)明實(shí)施方式的示意圖。
[0079] 圖42為采用食管保護(hù)裝置的本發(fā)明實(shí)施方式的示意圖。
[0080] 圖43為采用具有導(dǎo)電元件的食管保護(hù)的本發(fā)明的實(shí)施方式的示意圖。
[0081] 圖44為采用具有氣體保護(hù)劑的遠(yuǎn)側(cè)閉塞裝置的本發(fā)明的實(shí)施方式的示意圖。
[0082] 圖45為采用具有氣體保護(hù)劑和導(dǎo)電元件的遠(yuǎn)側(cè)閉塞裝置的本發(fā)明的實(shí)施方式的 示意圖。
[0083] 圖46為采用具有氣體保護(hù)劑和導(dǎo)電元件的遠(yuǎn)側(cè)閉塞裝置的本發(fā)明的實(shí)施方式的 示意圖，其中示出保護(hù)性氣體流動(dòng)。
[0084] 圖47為采用多槽同軸微波天線的本發(fā)明的實(shí)施方式的示意圖。
[0085] 圖48A為采用單天線微波系統(tǒng)的氣管裝置的側(cè)視示意圖。
[0086] 圖48B為圖48A的氣管裝置的示意圖。
[0087] 圖49為氣管裝置的側(cè)視圖。
[0088] 圖50A為具有雙天線微波系統(tǒng)的氣管裝置的側(cè)視示意圖。
[0089] 圖50B為圖53A的氣管裝置的示意性正視圖。
[0090]圖51A為具有雙天線微波系統(tǒng)的氣管裝置和食管反射器/保護(hù)器的側(cè)視示意圖。
[0091] 圖51B為圖51A的氣管裝置和食管反射器/保護(hù)器裝置的正視示意圖。
[0092] 圖52A為具有微波裝置的氣管裝置的側(cè)視示意圖，微波裝置具有冷卻或耦合套。
[0093] 圖52B為圖55A的氣管裝置的正視示意圖。
[0094] 圖53為位于氣管內(nèi)的氣管裝置的截面圖。
[0095] 圖54A為采用具有冷卻/耦合元件的微波裝置的本發(fā)明的實(shí)施方式的示意圖。
[0096] 圖54B示出由圖54A的處理系統(tǒng)產(chǎn)生的比吸收率譜。
[0097] 圖54C為沿比吸收率觀察線的軸向譜的圖。
[0098] 發(fā)明詳細(xì)描述
[0099]在本公開(kāi)中，使用術(shù)語(yǔ)破壞、消融、調(diào)節(jié)、去神經(jīng)支配。應(yīng)理解，這些術(shù)語(yǔ)概括地涉 及對(duì)神經(jīng)進(jìn)行的能改變神經(jīng)活動(dòng)的任何操作。這可以是信號(hào)的完全中斷（例如在消融或切 斷過(guò)程中）或可以是調(diào)整（例如通過(guò)局