KR101803215B1 - 대사 질환의 치료를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

대사 질환의 치료 방법은 대사 질환을 치료하기 위해 대사 질환으로 진단된 환자의 위장관의 일부에 스트레스를 적용하는 것을 포함한다. 대사 질환 치료 장치는 위장관의 일부에 스트레스를 적용하기 위해 조정된, 위장관의 일부의 형상을 갖는 표면을 포함한다. 제어부는 표면이 체질량의 실질적인 감소를 유발하지 않으면서 대사 질환을 치료하는 방식으로 스트레스를 위장관의 일부에 적용하도록 유도한다.

Description

대사 질환의 치료를 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR TREATING METABOLIC DISEASE}

본 발명은 제1형 당뇨병, 제2형 당뇨병, 당뇨병 전기 (pre-diabete), 불안정형 당뇨병, 고혈당증, 고콜레스테롤혈증, 고혈압 등을 포함하고 이로 제한되지 않는 대사 질환의 치료를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

비만 수술 요법 후에, 대부분의 대사 문제 (당뇨병, 고혈압 및 고지혈증)는 해결된다. 이에 대한 원인의 일부는 식이 변화 및 체중 감소와 관련되지만, 개선의 상당한 부분은 위장관 작용의 변화와 같은 다른 인자로 인한 것이다. RYGB (위 우회술) 수술을 받은 환자는 식이 및 체중 감소 이외에도 당뇨병이 개선될 것으로 인정되고 있다.

발명의 개요

본 발명은 대사 질환을 치료하기 위한 기술에 관한 것이다. 본 발명은 위장관의 일부, 특히 상부 위의 분문부에 대한 압력, 또는 다른 기계적 스트레스의 적용에 의한 신경호르몬 반응을 유발시키는 것에 관한 것이다. 위장관의 일부에 스트레스/압력을 적용하면 관강내 (intraluminal) 내용물의 운동성을 증가시켜 그 내용물의 위장관의 일부를 통한 통과 시간을 감소시키는 장의 신경호르몬 반응을 유발할 수 있는 것으로 생각된다. 특히, 관강내 내용물은 원위 장으로 더 빠르게 전달되고, 이것은 대사 질환을 개선하는 것으로 생각된다. 상기 개선에 대해 단독으로 또는 조합으로 작용할 수 있는 몇몇 잠재적 작용제가 존재한다. 원위 장에 의한, 인크레틴을 비롯한 장 호르몬의 향상된 방출은 인슐린 저항성을 감소시킬 수 있다. 뇌의 신경호르몬 반응은 글루코스 조절에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 다른 물질은 담즙산을 포함할 수 있고, 그에 의해 증가된 장 운동성에 의해 담즙산은 원위 장에 보다 빠르고 보다 다량으로 도달할 수 있고, 여기서 이들이 글루코스 항상성을 조절하거나 영향을 미치는 것으로 생각된다. 신경호르몬 활성은 간과 같은 다른 장기에 작용할 수 있고, 췌장에서 글루카곤 생산에 영향을 미칠 수 있다. 관강내 내용물은 대사에 유해할 수 있는 박테리아를 비롯한 박테리아를 포함한다. 장 통과 시간이 길어지면, 박테리아 과다증식이 일어날 수 있다. 따라서, 장 운동성의 증가는 박테리아 과다증식을 감소시킨다. 대사에 유익할 수 있는 일부 박테리아가 존재하여, 장 운동성의 증가는 유익한 박테리아가 원위 장으로 움직이는 것에 도움이 될 수 있다.

보다 구체적으로, 제2형 당뇨병과 같은 특정 대사 질환은 비만과 함께 위 및 장이 더 이상 적절하게 비어 있지 않은 운동성 장애이고, RYGB 수술은 운동성을 회복시키는 것으로 생각된다. 그러나, 당뇨병이 병적으로 과도한 체중, 예컨대 경도 비만 없이 존재할 경우, RYGB 수술은 권고되지 않는다. 특정 대사 질환은 장 호르몬 변화로부터 발생하는 것으로 또한 생각된다. 장 호르몬은 인크레틴을 포함하고, 이들은 췌장 및 말초 조직에 유의한 영향을 가질 수 있다. 기본적으로, 인크레틴은 혈당 수준이 급등하지 않도록 내부적으로 작용해야 하고, 따라서 정상인 사람에서 당뇨병을 방지하는 작용을 한다. 가능한 설명의 하나는 본 발명이 뇌-중심 시스템 (brain-centered system)의 부전을 해결하거나 또는 위장 호르몬, 예컨대 인크레틴의 방출을 향상시킴으로써, 또는 둘 모두에 의해 대사 질환을 치료한다는 것이다. 이것은 식사 후에 증가된 인크레틴 분비에 의한 것으로 생각된다. GLP-1로 불리는 하나의 상기 인크레틴은 식사 후 원위 소장의 세포에 의해 방출되고, 췌장을 인슐린을 보다 효율적으로 방출하도록 만들고, 주변을 인슐린에 대해 보다 감수성으로 만든다. 그의 최종 결과는 당뇨병의 유의한 개선이다.

인크레틴은 랑게르한스 (Langerhans) 섬의 베타 세포로부터 방출된 인슐린의 양을 증가시키는 위장 호르몬의 군이다. 이들은 랑게르한스 섬의 알파 세포로부터 글루카곤의 방출을 또한 억제한다. 또한, 이들은 말초 조직을 인슐린에 대해 보다 감수성으로 만든다. 인크레틴은 관강내 내용물이 원위 장, 예컨대 회장에 도달할 때 관강내 내용물로부터 방출되고, 혈류를 통해 췌장으로 이동하는 것으로 알려져 있다. 인크레틴의 방출은 회장 및 원위 장의 나머지로의 그의 경로 상의 위 및 소장을 통한 관강내 내용물의 통과 시간의 감소에 의해 향상될 수 있는 것으로 생각된다.

뇌는 또한 글루코스 조절의 2 시스템 모델 (two-system model)에서 핵심 역할을 수행한다. 현재, 인슐린을 주로 방출함으로써 글루코스 수준의 상승에 반응하는 섬 세포 (islet-cell) 시스템 이외에, 뇌-중심 시스템이 글루코스 효과를 또한 자극하면서 인슐린-매개 글루코스 대사를 향상시키는 것으로 생각되고 있다. 대사 질환, 예컨대 제2형 당뇨병의 발생은 혈당 수준을 조절하기 위한 섬 세포 시스템 및 뇌-중심 시스템 둘 모두의 부전을 필요로 한다.

대사 질환은 종종 비만과 연관되고, 비만을 치료함으로써 적어도 부분적으로 해결될 수 있지만, 비만 또는 병적 비만이 아니고 심지어 과체중이 아닐 수 있는, 대사 질환을 갖는 개체가 존재한다. 본 발명은 개체의 대응하는 유의한 체중 감소 없이 달성될 수 있는 대사 질환의 치료 방법을 제공한다.

본 발명의 한 측면에 따라 대사 질환을 가진 환자에서 대사 질환을 치료하는 방법은 대사 질환을 치료하기 위해 대사 질환을 가진 환자의 위장관의 일부에 스트레스를 적용하는 것을 포함한다. 스트레스의 적용은 환자의 위장관의 일부에서 관강내 내용물의 운동성을 증가시키는 것으로 생각된다. 이 방법은 환자에서 대사 질환을 진단하는 것을 포함할 수 있고, 상기 스트레스의 적용은 진단에 대응하여 시행된다.

스트레스의 적용은 스트레스의 적정을 포함할 수 있다. 스트레스의 적정은 환자의 일주기 리듬 (circadian rhythm)에 따른 스트레스의 조정을 포함할 수 있다. 환자의 일주기 리듬에 따른 스트레스의 조정은 환자의 일주기 리듬의 각성 시기 동안보다 환자의 일주기 리듬의 수면 시기 동안 더 많은 스트레스를 적용하는 것을 포함할 수 있다. 환자의 일주기 리듬에 따른 스트레스의 조정은 환자의 일주기 리듬의 식후 시기 동안보다 환자의 일주기 리듬의 식사 시기 동안 더 적은 스트레스를 적용하는 것을 포함할 수 있다. 스트레스의 적용은 스트레스를 위의 분문부에 적용하는 것을 포함할 수 있다. 스트레스의 적용은 외부로 향하는 압력을 위장관의 일부의 벽에 적용하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 한 측면에 따른 대사 질환의 치료 방법은 환자에서 대사 질환 및 과도한 체질량을 진단하는 것을 포함한다. 환자가 대사 질환을 갖는 것으로 결정되면 장 운동성을 증가시키도록 조정된 장치가 배치된다. 환자에서 배치된 장치를 사용하여 생성된 장 운동성은 증가되고, 이에 의해 대사 질환을 치료한다. 배치된 장치를 사용하여 생성된 증가된 장 운동성은 환자의 과도한 체질량 감소를 방지하기 위해 적정된다.

증가된 장 운동성의 적정은 환자의 활동과 관련하여 배치된 장치를 사용하여 생성된 장 운동성을 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 환자의 활동은 식사 활동을 포함할 수 있다. 증가된 장 운동성의 적정은 식사 활동 전 및 동안 장 운동성 증가를 감소시키고 식후 장 운동성을 증가시키는 것을 포함할 수 있다. 활동은 환자의 각성 상태를 포함할 수 있다. 증가된 장 운동성의 적정은 환자가 각성 상태가 아닐 것으로 예상될 때 장 운동성을 증가시키고 환자가 각성 상태일 것으로 예상될 때 장 운동성 증가를 감소시키는 것을 포함한다.

본 발명의 한 측면에 따른 대사 질환의 치료 방법은 환자에서 대사 질환 및 임의의 과도한 체질량을 진단하는 것을 포함한다. 환자가 대사 질환을 갖는 것으로 결정되면 스트레스를 위장관의 일부에 적용하도록 조정된 장치가 배치된다. 배치된 장치를 사용하여 스트레스를 위장관에 적용하여 대사 질환을 치료한다. 배치된 장치를 사용하여 적용된 스트레스는 환자가 과도한 체질량을 갖지 않을 경우 체질량 감소를 감소시키기 위해 적정된다.

스트레스의 적용은 외부로 향하는 압력을 위장관의 일부의 벽에 적용하는 것을 포함할 수 있다. 적용된 스트레스의 적정은 적용된 스트레스를 간헐적으로 조정하는 것을 포함할 수 있다. 적용된 스트레스의 적정은 예컨대 환자의 일주기 리듬의 수면 시기 동안 적용된 스트레스를 증가시키고 환자의 일주기 리듬의 각성 시기 동안 적용된 스트레스를 감소시킴으로써 환자의 일주기 리듬에 따라 적용된 스트레스의 조정을 포함할 수 있다. 환자의 일주기 리듬에 따라 적용된 스트레스의 적정은 환자의 일주기 리듬의 식사 시기 동안 적용된 스트레스를 감소시키고 환자의 일주기 리듬의 식후 시기 동안 적용된 스트레스를 증가시키는 것을 포함할 수 있다.

스트레스는 예컨대 분문 부재 (cardiac member)의 분문 표면을 위의 분문부에 닿도록 위치시키고, 분문 표면으로 위의 분문부에 스트레스를 적용함으로써 위의 분문부에 적용될 수 있다. 분문 표면은 위의 분문부의 크기 및 형상일 수 있고, 그를 통한 관강 내용물의 통과를 위한 개구부를 위 식도 접합부 상에 포함할 수 있다. 적용된 스트레스의 적정은 분문 표면에 의해 위의 분문부에 적용된 스트레스의 조정을 포함할 수 있다.

스트레스의 적정은 환자의 식도 내의 식도 부재 (esophageal member)를 분문 부재와 연결하는 적어도 하나의 신장된 부재의 길이를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 분문 부재는 분문 표면을 지지하는 몸체 (body)를 가질 수 있고, 스트레스는 몸체와 위의 분문부 사이에 팽창가능한 장치를 위치시키고 팽창가능한 장치의 팽창된 상태를 조정함으로써 조정될 수 있다. 팽창가능한 장치는 주머니 (bladder)를 포함할 수 있고, 주머니에 유체를 공급하거나 주머니로부터 유체를 빼냄으로써 조정된다. 위의 분문부에 적용된 스트레스를 조정하기 위해 주머니들 사이에 유체를 전달하는 펌프와 함께, 몸체와 위의 분문부 사이가 아닌 곳에 존재하는 또 다른 주머니가 포함될 수 있다. 분문 부재는 조정가능한 강성 계수를 가질 수 있고, 분문 부재의 강성 계수는 분문 표면에 의해 위의 분문부에 적용된 스트레스를 조정하기 위해 조정된다. 분문 부재는 분문 표면을 규정하는 다수의 이동가능한 리프 (leaf)를 포함할 수 있고, 리프는 분문 표면에 의해 위의 분문부에 적용된 스트레스를 조정하기 위해 이동할 수 있다. 분문 부재는 분문 표면을 지지하는 몸체를 가질 수 있고, 스트레스는 전자석을 몸체와 분문 표면 사이에 위치시키고 전자석의 여자 (excitation)를 제어함으로써 조정될 수 있다.

제어부 (control)는 위장관의 일부의 벽에 대한 스트레스의 적용을 간헐적으로 제어하기 위해 제공된다. 제어부는, 환자의 외부에 위치하고 환자의 내부에 위치하는 내부 제어 부재와 전자기적으로 연결된 외부 제어 부재를 포함할 수 있다. 외부 제어 부재는 위의 분문부에 대한 스트레스의 적용을 변경하기 위해 프로그램으로 프로그래밍될 수 있다. 외부 제어 부재는 환자가 위의 분문부에 대한 스트레스의 적용을 변경하도록 하기 위한 사용자 입력 장치를 가질 수 있다.

본 발명의 한 측면에 따르면, 대사 질환을 가진 환자에서 대사 질환을 치료하는 방법은 환자가 먹고 있지 않을 것으로 예상될 때 위장관의 일부에 스트레스를 적용하고 환자가 먹고 있거나 이제 막 먹기 시작할 것으로 예상될 때 스트레스를 감소시키는 것을 포함한다.

본 발명의 한 측면에 따르면, 대사 질환을 가진 환자에서 대사 질환을 치료하는 방법은 환자의 GI관의 일부에 스트레스를 적용하는 것을 포함하는, 대사 질환을 가진 환자에서 장 운동성을 증가시키는 것을 포함하고, 장 운동성의 증가는 대사 질환을 완화시킨다. 대사 질환은 제1형 당뇨병, 제2형 당뇨병, 당뇨병 전기, 불안정형 당뇨병, 고혈당증, 고콜레스테롤혈증 및/또는 고혈압일 수 있다.

본 발명의 한 측면에 따른 대사 질환 치료 장치는 위장관의 일부에 스트레스를 적용하기 위해 위장관의 일부의 형상을 갖는 표면을 포함한다. 제어부는 표면이 체질량의 실질적인 감소를 유발하지 않으면서 대사 질환을 치료하는 방식으로 위장관의 일부에 스트레스를 간헐적으로 적용하도록 유도한다.

제어부는 표면이 스트레스를 환자 활동의 기능으로서 적용하도록 유도할 수 있다. 환자의 활동은 식사 활동을 포함할 수 있다. 제어부는 식사 활동 전 및 동안 표면을 사용하여 적용된 스트레스를 감소시키고 식후 스트레스를 증가시킬 수 있다. 제어부는 수면 활동 동안 표면을 사용하여 적용된 스트레스를 증가시킬 수 있다. 제어부는 표면이 환자의 일주기 리듬에 따라 스트레스를 적용하도록 유도할 수 있다. 제어부는 표면이 환자의 일주기 리듬의 수면 시기 동안 더 많은 스트레스를 적용하고 환자의 일주기 리듬의 각성 시기 동안 더 적은 스트레스를 적용하도록 유도할 수 있다. 제어부는 표면이 환자의 일주기 리듬의 식사 시기 동안 적용된 스트레스를 감소시키고 환자의 일주기 리듬의 식후 시기에 적용된 스트레스를 증가시키도록 유도할 수 있다.

표면은 위의 분문부의 크기 및 형상을 갖고, 위 식도 접합부 상에 식도 내용물의 통과를 위한 개구부를 포함할 수 있다. 표면은 몸체를 갖는 분문 부재에 의해 규정될 수 있다. 식도 부재는 환자의 식도에 위치하도록 하는 크기일 수 있고, 연결기는 식도 부재를 분문 부재와 연결하고 적어도 하나의 신장된 부재를 포함한다. 제어부는 분문 부재가 신장된 부재(들)의 길이를 조정함으로써 스트레스를 간헐적으로 적용하도록 유도하기 위해 조정될 수 있다.

팽창가능한 장치는 몸체와 위의 분문부 사이에 위치할 수 있고, 여기서 제어부는 몸체가 팽창가능한 장치의 팽창된 상태를 조정함으로써 스트레스를 간헐적으로 적용하도록 유도한다. 팽창가능한 장치는 주머니, 및 주머니에 유체를 공급하거나 주머니로부터 유체를 빼냄으로써 팽창가능한 장치의 팽창된 상태를 조정하는 제어부를 가질 수 있다. 몸체와 위의 분문부 사이가 아닌 곳에 존재하는 또 다른 주머니가 펌프와 함께 포함될 수 있다. 펌프는 위의 분문부에 의해 적용된 스트레스를 조정하기 위해 주머니들 사이에 유체를 전달한다.

제어부는, 환자의 외부에 위치하고 환자의 내부에 위치하는 내부 제어 부재와 전자기적으로 연결된 외부 제어 부재를 포함할 수 있다. 외부 제어 부재는 위의 분문부에 대한 스트레스의 적용을 변경하기 위해 프로그램으로 프로그래밍될 수 있다. 외부 제어 부재는 환자가 위의 분문부에 대한 스트레스의 적용을 변경하도록 하기 위한 사용자 입력 장치를 가질 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 이점 및 특징은 도면과 함께 하기 명세서를 검토할 때 자명해질 것이다.

도 1은 본 발명의 한 측면에 따른 방법의 흐름도이고;
도 2는 환자에 배치된 본 발명의 또 다른 측면에 따른 장치의 예시도이고;
도 3은 장치의 상세한 실시양태이고;
도 4는 도 3의 대체 실시양태에 대한, 도 3과 동일한 도면이다.

발명의 상세한 설명

그 개시내용이 본원에 참고로 포함된 미국 특허 7,846,174 및 8,529,431에 개시된 종류의 장치는 압력 또는 기계적 스트레스를 위의 분문부에 적용한다. 또한, 상기 특허는 예컨대 작은 펌프가 유체를 저장기 내로 및 밖으로 이동시키도록 유도하는 원격 제어 버튼을 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 제어부를 사용하여, 조정가능한 압력/스트레스를 제공하기 위해 상기 장치에 대한 다양한 기술을 개시하고 있다. 상기 조정가능한 장치의 다양한 실시양태가 본원에서 추가로 개시되고, 예컨대 압력을 증가시키기 위해 분문부 아래의 유체가 분문부 상부로 이동할 것이다. 이것은 즉각적인 조정가능성을 허용할 것이고, 이것은 다시 위에 대한 압력 효과의 적정을 허용할 것이다.

조정가능한 장치는 식사 동안 및 직전에 낮은 압력으로 설정되고, 체중 감소 효과를 최소화하기 위해 다른 시간에는 보다 높은 압력으로 설정될 수 있다. 적정은 GI관의 일부에 대한 압력 및 압력이 증가되는 시간량을 조정함으로써 영향받을 수 있다. 이것은 신경호르몬 반응이 영양 섭취 및 장 통과 시간 및/또는 글루코스 조절에 대한 뇌의 긍정적 영향을 조절하여 인크레틴 반응 및 글루코스 조절에 영향을 주도록 유도한다. 따라서, 과도한 체질량을 갖거나 갖지 않는 당뇨병 환자 모두에 대해 조정가능한 장치를 제조하는 것이 가능하다.

이제, 도면 및 도면에 도시된 예시적인 실시양태를 참조하여, 대사 질환의 치료 방법(10)은 환자에 대사 질환이 존재하는지(11)에서 결정하는 것을 포함한다. 질환이 존재하지 않으면, 환자는 대사 질환의 치료를 위해 장치(12)가 배치되는 것을 필요로 하지 않는다. 환자가 (11)에서 대사 질환으로 진단되면, 환자가 또한 과체중, 비만, 또는 병적으로 비만이어서 과도한 체질량을 갖는지의 결정은 (13)에서 이루어진다. 환자가 과도한 체질량을 가지면, 환자에게 (14)의 비만 치료 장치, 예컨대 도 2에 제시된 장치(20)이 배치될 수 있다. 비-조정가능한 비만 치료 장치 또는 방법(10)의 나머지(16-19a)에서 기술을 사용하여 조정가능하지 않은 조정가능한 비만 치료 장치가 환자에게 배치될 수 있다.

환자가 대사 질환을 갖지만, 과체중, 비만, 또는 병적 비만이 아닌 것으로 (13)에서 결정되면, 대사 장치는 (15)에서 배치된다. 대사 장치는 스트레스 (예컨대 내부로 향하는 또는 외부로 향하는 압력 또는 힘 (force))를 대사 질환을 가진 환자의 위장 (GI)관의 일부, 예컨대 위의 분문부에 적용하는 능력을 갖는다. 스트레스는 원위 식도, 유문, 또는 위의 다른 부분, 십이지장, 또는 장의 다른 부분에도 적용될 수 있다. 스트레스는 수용기, 예컨대 신장 (stretch) 수용기, 압각수용기 등을 자극하기 위한 힘 또는 압력일 수 있다. 스트레스는 GI관의 연동파와 상호작용하도록 위치하는 표면의 배치에 의해 발생할 수 있다. 스트레스는 장 운동성을 증가시키고 그에 의해 환자의 위장관의 일부에서 관강내 내용물의 통과 시간을 감소시킴으로써 인크레틴의 방출을 향상시키고/시키거나 뇌가 글루코스 조절에 긍정적인 영향을 미치도록 유도할 수 있는 신경호르몬 반응을 생성하기 위해 전달된다. 스트레스는 외부로 향하는/위로 향하는 압력을 위의 분문부 상에 적용함으로써 적용될 수 있다. 환자가 과도한 체질량을 갖지 않는 (즉, 과체중, 비만, 또는 병적 비만이 아닌) 것으로 결정될 경우, 스트레스는 환자에서 유의한 추가의 체질량의 감소를 유도하지 않도록 조정되거나 적정된다. 예를 들어, 스트레스는 예컨대 환자의 일주기 리듬에 따라 간헐적으로 적용될 수 있다.

환자가 먹고 있는지 또는 먹을 준비를 하고 있는지가 (16)에서 결정된다. 이것은 환자에 의해 입력된 원격 제어부로부터의 입력을 기초로 하여 또는 환자의 일주기 리듬의 식사 시기의 결정으로부터 결정될 수 있다. 그렇다면, 조정가능한 대사 장치는 위의 분문부에 스트레스 또는 압력을 감소시키거나 완전히 제거하도록 (17)에서 조정된다. 이것은 대사 장치에 의해 유발된 포만감을 감소시켜 환자는 식욕을 갖고, 따라서 잘 먹을 것이다. 이어서, 다시 뇌에서의 신경호르몬 반응이, 관강내 내용물의 원위 장으로의 통과 시간의 감소의 결과로서 인크레틴 및 다른 장 호르몬을 생산하기 위해 글루코스 조절 및/또는 관강내 내용물의 장으로의 통과에 긍정적인 영향을 미침으로써 장 운동성을 증가시키도록 유도하기 위해 스트레스가 (17a)에서 식후에 적용될 수 있다. 인크레틴은 췌장이 보다 효율적으로 인슐린을 분비하고 말초 조직이 인슐린에 보다 감수성이 되도록 유도한다. 위장 통과 시간의 감소의 결과는 따라서 방출된 인슐린의 양 및 유효성의 증가 및/또는 방출된 글루카곤의 양의 감소이다. 위장관, 예컨대 위의 분문부에 기계적 스트레스를 적용하는 신경호르몬 효과에 대한 이들 두 반응은 환자가 섭취를 줄이지 않도록 하면서 환자의 대사 질환의 치료에 도움이 되어야 한다.

(18)에서 환자가 수면 중이거나 수면 중일 것으로 예상된다고 결정되면, 스트레스는 (19)에서 적용되거나 증가된다. 위장관에 적용된 스트레스는 예컨대 원격 제어 장치를 작동하는 환자에 의해 환자가 수면 중일 것으로 예상될 때 환자의 일주기의 일부 동안 증가되기 때문에, 환자의 대사 질환은 개선될 것이지만, 환자는 체중 감소를 경험하지 않을 것이다. 환자는 먹을 것으로 예상되지 않고, 따라서 포만감의 증가는 체중 감소를 야기하지 않아야 한다. 이어서, 스트레스는 환자가 식욕을 갖도록 (19a)에서 수면 후에 감소될 수 있다.

(14)에서 배치된 비만 치료 장치는 일반적으로 위의 분문부에 연속적으로 스트레스를 적용하는 장치(20)일 수 있다. 장치(20)은 위의 분문 영역의 전반적인 크기 및 형상으로 팽창하는 분문 부재(30) (도 1-3), 및 분문 부재(30)을 위의 분문부에 닿도록 배치시키는 앵커 (anchor)를 포함한다. 분문 부재(30)은 스트레스, 예컨대 외부로 향하는 및 위로 향하는 압력을 위의 분문부 상에 적용하도록 형성되고 관강내 내용물을 식도로부터 위까지 통과시키기 위해 식도와 함께 정렬되는 중심 개구부(31)을 갖는 분문 표면(32)를 규정하는 몸체를 포함한다. 상기 앵커의 일례는 식도의 전반적인 크기 및 형상으로 팽창하는 원통형 형상의 벽(24)를 갖는 식도 부재(22)이다. 부재(22 및 30)은 GE 접합부의 작동을 억제하지 않는 방식으로 GE 접합부를 통과하는 연결기(26)으로 연결된다. 식도벽(24)는 연동파의 전파에 대해 근위 말단 부분 및 원위 말단 부분을 규정하는 커버 (cover) 또는 코팅 (coating), 예컨대 실리콘 커버 또는 코팅으로 덮인 지지체, 예컨대 메시 (mesh)에 의해 규정된다. 식도벽(24)는 그 개시내용이 본원에 참고로 포함된, 공동 양도된 국제 특허 출원 공개 WO 2012/162114 A1에 개시된 바와 같이 말단 부분들 사이에 고정 (anchoring) 개구부(28)을 포함한다. 상기 고정 개구부는 점막이 노출된 메시 주변에 성장하도록 제거된 실리콘 커버의 일부에 의해 규정된 조직 침투성장 (ingrowth) 개구부(28a)일 수 있다. 조직 침투성장 개구부(28a)는 식도 부재의 내부에서 성장하는 너무 많은 점막에 의한 협착을 방지하도록 조직 침투성장을 조절하기 위해 실리콘 커버의 절편에 의해 서로 분리된다. 고정 개구부(28)은 점막 포획 (mucosal capture) 개구부(28b)일 수 있고, 여기서, 점막은 예컨대 그 개시내용 전문이 본원에 참조로 포함되는, 공동 양도된 미국 특허 출원 번호 61/923,050 (2014년 1월 2일 출원), 및 61/951,088 (2014년 3월 11월 출원)에 개시된 기술을 이용하여 각각의 개구부 내로 잡아당겨 묶여진다. 점막 포획 개구부(28b)는 주 단위로 발생하는, 조직 침투성장 개구부(28a) 내로 적절하게 성장할 시간을 가질 때까지 장치(20)을 즉시 고정하기 위해 제공된다. 다수의 점막 포획 개구부(28a)는 식도 부재(22)의 근위 말단에 제공되거나 또는 부재의 길이를 따라 엇갈리게 배치될 수 있다. 일부 점막 포획은 조직 침투성장 개구부(28a)에 의해 제공되고, 일부 조직 침투성장은 점막 포획 개구부(28b)에서 일어날 수 있음을 이해해야 한다. 다른 고정 기술, 예컨대 봉합, 체결구 (fastener) 등을 사용할 수 있음을 이해해야 한다. 연결기(26)은 GE 접합부의 작동을 저해하지 않는 방식으로 식도 부재(22) 및 분문 부재(30)을 연결한다. 예시된 실시양태에서, 연결기(26)은 식도 부재(22)와 분문 부재(30)의 원위 개구부 사이에 거의 동일한 반경 거리로 이격된 2 이상의 연신 장력 (elongated tension) 부재 또는 스트럿 (strut)(26a 및 26b)로 이루어진다. 스트럿(26a, 26b)는 관상면 (frontal plane)에서 측면 대 측면 배향으로 제시되지만, 배향은 중요하지 않고, 장치는 무작위의 방사상 배향으로 배치될 수 있다. 분문 부재(30)은 위의 분문 영역 또는 분문의 크기 및 형상으로 형성된 상부 표면(32)를 갖는, 생체적합성 물질, 예컨대 실리콘으로 덮여 있는 니티놀 (Nitinol) 메시로 이루어진 전체적으로 평면형의 디스크를 포함한다. 디스크 내의 중심 개구부(31)은 식도와 위 사이에서 식도 관강 내용물, 예컨대 음식의 통과를 허용하도록 GE 접합부와 정렬된다.

연신 장력 부재(26a, 26b)는 고정된 식도 부재(22)가, GE 접합부를 둘러싸는 분문의 실질적으로 모든 부분에 대해 스트레스, 예컨대 외부로 향하는 및 위로 향하는 압력을 적용하는 방식으로 장력 부재(26a, 26b)를 통해 분문 부재(30)을 잡아당기도록 허용한다. 상기 방식으로, 분문 부재(30)은 오직 개구부(28)에 의해 식도 내에 식도 부재(22)를 고정시킴으로써 위의 분문부 상에 스트레스를 적용할 수 있다. 이것은 추가의 고정 메카니즘의 사용에 대한 필요를 제거한다. 그러나, 다른 고정 메카니즘, 예컨대 분문 부재(30) 내에 형성된 조직 침투성장 개구부(28a) (도시하지 않음)가 사용될 수 있다. 점막 포획 개구부(28b)는 또한 점막이 조직 침투성장 개구부(28a) 내로 성장하는 동안 일시적인 고정을 돕기 위해 분문 부재(30) 내에 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 테터 (tether)가 장치(20)을 고정하기 위해 식도벽 및 위벽을 통해 식도 부재(22) 및 분문 부재(30) 사이를 통과할 수 있다. 장치(20)은 상기 제시된 대사 질환을 치료하는 한편, 또한 유의한 체중 감소를 일으킨다.

위장관에 적용된 스트레스를 적정할 수 있는(15)에 배치된 대사 장치는 도 3에 예시된 바와 같은 대사 장치(120)일 수 있다. 장치(120)은 위의 분문부에 닿도록 조정되고 위의 분문부의 크기 및 형상을 갖는 상부 분문 표면(132)를 갖는 분문 부재(130)을 포함한다. 분문 부재(130)은 음식의 통과를 위한 개구부(131)을 위 식도 접합부 위에 포함한다. 분문 부재(130)의 분문 표면(132)는 스트레스를 위의 분문부에 적용하여, 환자의 위장관의 일부에서 관강내 내용물의 통과 시간을 감소시키고/시키거나 뇌가 글루코스 조절에 긍정적인 영향을 미치도록 유도하는 신경호르몬 반응을 생성하도록 조정된다. 대사 장치(120)은 매우 과도한 체질량을 갖지 않는 환자에서 유의한 체질량 감소를 생성하지 않지만 대사 질환을 개선하기 위해 장 내에 신경호르몬 반응을 생성하기 위해, 분문 부재가 스트레스의 적용을 조정하거나 적정하는 제어부를 포함한다. 제어부는 분문 부재(130)의 분문 표면(132)가 스트레스를 간헐적으로 적용하도록 유도할 수 있고, 이것은 대사 질환을 해결할 것으로 생각되고, 수여자의 체질량의 실질적인 감소를 유발하지 않으면서 이를 수행할 수 있다.

특히, 제어부는 분문 부재(130)이 환자의 활동, 예컨대 일주기 리듬에 따라 적용된 스트레스를 조정 또는 적정하도록 유도하기 위해 조정된다. 스트레스를 적용하거나 증가시킬 때, 및 스트레스를 억제하거나 감소시킬 때를 결정하기 위해 특정 환자가 사용하기 위한 다양한 활동 패턴이 선택될 수 있지만, 하나의 실시양태에서, 스트레스는 환자가 식사를 끝냈기 때문에 적용된 스트레스의 증가에 의해 유발된 포만감이 환자의 칼로리 소비를 저해하지 않을 때 식후 시간 동안 적용되거나 증가된다. 환자가 먹고 있거나 먹을 준비를 하고 있을 때, 스트레스는 환자가 정상 식욕을 갖고 환자가 덜 먹도록 하는 포만감을 생성하지 않도록 감소되거나 제거될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 스트레스는 환자의 일주기 리듬의 수면 시기 동안 적용되거나 증가되고, 환자의 일주기 리듬의 각성 시기 동안 억제되거나 감소될 수 있다. 이것은 통상적인 각성 시간 전체에 걸쳐 스트레스를 억제한 후, 수면 동안 스트레스를 증가시키는 것을 수반할 수 있다. 이것은 증가된 스트레스에 반응하는 위장관 내에 많은 관강내 내용물이 존재하지 않을 수 있기 때문에, 일주기 리듬의 식사 시기의 기능으로서 스트레스를 조정하는 것만큼 많은 효과를 달성할 수 없다. 그러나, 일부 유익한 효과는 달성되어야 한다.

대사 장치(120)은 환자의 식도 내에 위치하도록 조정된 중심 내강을 규정하는 원통형 벽을 갖는 식도 부재(122) 및 적어도 하나의 (여기서 2개로 예시된) 신장된 부재(126a, 126b)를 사용하여 식도 부재(122)를 분문 부재(130)과 연결하는 연결기(126)을 포함한다. 분문 부재(130)은 압력을 위의 분문부에 적용하기 위한 분문 표면(132)를 포함한다. 점막 포획 개구부(128b) 및 조직 침투성장 개구부(128a)는 이전에 설명된 원리를 사용하여 장치(120)을 고정시킨다. 내부 제어 부재(136) 및 외부 제어 부재(138)로 이루어진 제어부는 분문 부재가 신장된 부재(126a, 126b)의 길이를 조정함으로써 간헐적으로 스트레스를 적용하거나 증가시키도록 조정된다. 이것은 각각의 신장된 부재의 일부를 늘어나게 하거나 수축시킬 수 있는 조정 기구(134a, 134b)에 의해 달성될 수 있다. 외부 제어 부재(138)은 외부 환자에 위치하고, 환자의 내부에 위치하도록 조정된 내부 제어 부재(136)과 예컨대 무선 연결부 (wireless link)(140)을 통해 전자기적으로 연결되도록 조정된다. 외부 부재(138)은 분문 부재(130)에 의한 위의 분문부에 대한 스트레스의 적용을 변경하기 위해 프로그램으로 프로그래밍될 수 있다. 외부 제어 부재(138)은 사용자가 프로그램을 중단시키거나 또는 장치(120)의 작동을 달리 제어하도록 허용하는 사용자 입력 장치 (도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 물론, 제어부는 완전히 환자 내에 위치할 수 있지만, 조정을 위한 프로그램에 대한 접근성이 떨어질 수 있다.

대사 장치의 대체 실시양태(220)은 식도 부재를 사용하여 고정되지 않고 분문 부재(230)과 위의 분문부 사이에 위치하도록 조정된 팽창가능한 장치(242a, 242b)를 포함하는 것을 제외하고는 분문 부재(30, 130)과 전체적으로 동일한 분문 부재(230)을 포함한다. 그렇지 않으면 제어부(136, 138)과 동일한 제어부(236, 238)은 분문 표면에 의해 적용된 총 스트레스를 증가시키거나 감소시키기 위해 상기 팽창가능한 장치(242a, 242b)의 팽창된 상태를 조정함으로써 분문 부재(230)이 스트레스를 간헐적으로 적용하도록 유도하기 위해 조정된다. 예시적인 실시양태에서, 팽창가능한 장치(242a, 242b)는 각각 주머니이고, 제어부(236, 238)은 주머니에 유체를 공급하거나 주머니로부터 유체를 빼냄으로써 팽창가능한 장치의 팽창된 상태를 조정하도록 조정된다. 주머니(242a, 242b)가 분문 표면의 일부로 간주되는지의 여부와는 상관없이, 주머니의 팽창은 위의 분문부, 또는 분문에 적용된 총 스트레스의 증가를 유도하고, 주머니의 수축은 분문에 적용된 총 스트레스의 감소를 유도한다. 팽창가능한 장치는 분문 부재와 위의 분문부 사이가 아닌 곳에 존재하는 또 다른 세트의 주머니(244a, 244b), 및 상기 분문 부재에 의해 위의 분문부에 적용된 스트레스를 조정하기 위해 각각의 주머니(242a, 242b)와 각각의 주머니(244a, 244b) 사이에 유체를 전달하는 펌프(246a, 246b)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 유체를 주머니(242a, 242b)에 공급하거나 이 주머니로부터 빼낼 수 있도록 허용하기 위해 피하 포트 (port)가 제공될 수 있다. 유체는 기체, 예컨대 공기, 액체, 예컨대 염류 용액, 또는 반-액체, 예컨대 겔일 수 있다. 분문 부재(230)은 예컨대 그 중 하나만 도시된, 점막 포획 개구부(228b) 및 조직 침투성장 개구부(228a)에 의해 위의 분문부에 고정된다. 분문 부재(230)은 식도로부터 위까지 관강내 내용물의 통과를 제공하는 개구부 주위에 칼라 (collar)(231)을 포함한다. 칼라는 개구부를 위-식도 접합부와 정렬하는 것을 돕는다.

스트레스의 적용을 조정하거나 적정하기 위해 다른 기술이 가능하다. 예를 들어, 분문 부재는 조정가능한 강성 계수를 가질 수 있다. 상기 방식에서, 제어부는 적용된 스트레스를 적용하거나 증가시키기 위해 분문 부재의 강성을 증가시키고, 적용된 스트레스를 억제하거나 감소시키기 위해 분문 부재의 강성을 감소시킬 수 있다. 분문 부재는 유체가 물질에 공급될 때까지 탄력이 없는 (flaccid) 스폰지 (sponge)-유사 물질일 수 있고, 여기서 물질은 유체의 존재 하에 스트레스를 적용하거나 증가시킨다. 대안적으로, 분문 부재는 분문과 접촉하거나 접촉하지 않도록 위치가 조정될 수 있는 하나 이상의 리프로 이루어질 수 있다. 또한, 전자석의 다양한 배열은 스트레스를 적용하거나 증가시키기 위해 전원을 연결하고 스트레스를 억제하거나 감소시키기 위해 전원을 차단할 수 있거나, 또는 그 반대로 적용될 수 있다. 전자석은 피하로 충전되거나 또는 피부를 통해 유도 충전되는 전원으로부터 작동될 수 있다. 점막 포획 개구부 및/또는 조직 침투성장 개구부는 조정가능한 장착 부분에 의해 분문 부재(230)를 규정하는 몸체에 부착될 수 있고, 여기서 제어부는 위의 분문부 상에 분문 부재에 의해 적용된 스트레스의 양을 증가시키거나 감소시킨다.

스트레스, 예컨대 내부로 향하는 또는 외부로 향하는 힘 또는 압력의 GI관의 일부에 대한 적용은 위의 비움, 또는 위 통과에 영향을 줌으로써 인크레틴의 생산을 유도하고 담즙산을 포함한 관강내 내용물의 장 통과 시간을 감소시켜 원위 장에 더 빨리 도달하게 유도할 수 있는 신경호르몬 반응을 생성하는 것으로 생각된다. 신경호르몬 반응은 또한 뇌가 글루코스 조절에 긍정적인 영향을 미치도록 유도할 수 있다. 상기 인크레틴의 향상된 생산 및/또는 개선된 글루코스 조절은 췌장 분비의 효율을 증가시키고 말초 조직을 인슐린에 대해 감작화함으로써 대사 질환에 대한 유기적인 치료법을 제시한다. 본원의 실시양태는 제2형 당뇨병에서 유의한 감소를 제시하지만, 이것은 또한 제1형 당뇨병을 개선하여야 한다. 또한, 이것은 글루코스를 조절하기 위해 요구되는 인슐린의 양을 감소시킴으로써 더 이상 불안정하지 않도록 불안정형 당뇨병을 개선하여야 한다. 이것은 말초 조직을 인슐린의 효과에 대해 감작화하는 인크레틴에 의한 것으로 생각된다. 또한, 본 발명의 실시양태는 대사 질환, 예컨대 고콜레스테롤혈증, 고혈당증, 고혈압 등을 치료하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 위장관의 일부에 대한 스트레스의 적용은 대사 속도를 증가시켜, 과체중, 비만, 또는 병적 비만인 환자의 체질량의 감소를 돕는다. 다양한 실시양태가 대사 및/또는 비만 치료 효과의 적정을 제공한다.

상기한 상세한 설명은 본 발명의 몇몇 실시양태를 설명하지만, 하기 청구범위에서 규정되는 바와 같이, 본 발명의 취지 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 이들 실시양태에 대한 변화 및 변경이 이루어질 수 있음은 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 본 발명은 본원에서 설명되는 본 발명의 다양한 실시양태 또는 측면의 모든 조합을 포함한다. 본 발명의 임의의 및 모든 실시양태는 본 발명의 추가의 실시양태를 설명하기 위해 임의의 다른 실시양태와 함께 고려될 수 있음이 이해된다. 또한, 실시양태의 임의의 요소는 추가의 실시양태를 설명하기 위해 임의의 실시양태의 임의의 및 모든 다른 요소와 조합될 수 있다.

독점적 소유권 또는 특권을 주장하는 본 발명의 실시양태는 다음과 같이 정의된다.

Claims (60)

1. 위장관의 일부의 형상을 갖고 위장관의 일부에 닿아 있는 부재 표면에 의해 위장관의 일부에 스트레스를 적용하도록 구성된 표면을 갖는 부재; 및
   체질량의 감소를 감소시키면서 대사 질환을 치료하는 방식으로 상기 부재 표면에 의해 위장관의 일부에 적용된 스트레스를 조정하도록 구성되는 제어부
   를 포함하는 대사 질환 치료 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 체질량의 감소를 감소시키면서 대사 질환을 치료하기 위해 적용된 스트레스를 간헐적으로 조정하도록 구성되는 대사 질환 치료 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 부재 표면이 체질량의 감소를 감소시키면서 대사 질환을 치료하기 위해 환자의 활동의 기능으로서 스트레스를 적용하도록 유도하도록 구성되는 대사 질환 치료 장치.
4. 제3항에 있어서, 환자의 활동이 식사 활동을 포함하는 것인 대사 질환 치료 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제어부가 식사 활동 전 및 동안 상기 부재 표면을 사용하여 적용된 스트레스를 감소시키고 식후 스트레스를 증가시키는 것인 대사 질환 치료 장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 제어부가 수면 활동 동안 상기 부재 표면을 사용하여 적용된 스트레스를 증가시키는 것인 대사 질환 치료 장치.
7. 제2항에 있어서, 상기 제어부가, 상기 부재 표면이 환자의 일주기 리듬에 따라 스트레스를 적용하도록 유도하는 것인 대사 질환 치료 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 제어부가, 상기 부재 표면이 환자의 일주기 리듬의 수면 시기 동안 환자의 일주기 리듬의 각성 시기 동안보다 더 많은 스트레스를 적용하고 환자의 일주기 리듬의 각성 시기 동안 환자의 일주기 리듬의 수면 시기 동안보다 더 적은 스트레스를 적용하도록 유도하는 것인 대사 질환 치료 장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 제어부가, 상기 부재 표면이 환자의 일주기 리듬의 식사 시기 동안 적용된 스트레스를 감소시키고 환자의 일주기 리듬의 식후 시기에 적용된 스트레스를 증가시키도록 유도하는 것인 대사 질환 치료 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 부재 표면이 위의 분문부의 크기 및 형상을 갖고, 그를 통한 식도 내용물의 통과를 위한 개구부를 위 식도 접합부 상에 포함하고, 여기서 상기 부재 표면은 몸체를 갖는 분문 부재에 의해 규정되는 분문 표면인 대사 질환 치료 장치.
11. 제10항에 있어서, 환자의 식도에 위치하도록 조정된 식도 부재 및 적어도 하나의 신장된 부재로 상기 식도 부재를 분문 부재와 연결하는 연결기를 포함하고, 상기 제어부는 상기 분문 부재가 상기 적어도 하나의 신장된 부재의 길이를 조정함으로써 스트레스를 간헐적으로 적용하도록 유도하는 것인 대사 질환 치료 장치.
12. 제10항에 있어서, 분문 부재 몸체와 위의 분문부 사이에 위치하는 팽창가능한 장치를 포함하고, 여기서 상기 제어부는 상기 표면이 상기 팽창가능한 장치의 팽창된 상태를 조정함으로써 스트레스를 간헐적으로 적용하도록 유도하는 것인 대사 질환 치료 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 팽창가능한 장치가 주머니를 포함하고, 여기서 상기 제어부는 주머니에 유체를 공급하거나 주머니로부터 유체를 빼냄으로써 상기 팽창가능한 장치의 팽창된 상태를 조정하는 것인 대사 질환 치료 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 유체가 기체 또는 액체를 포함하는 것인 대사 질환 치료 장치.
15. 제13항에 있어서, 몸체와 위의 분문부 사이가 아닌 곳에 존재하는 또 다른 주머니 및 펌프를 포함하고, 여기서 상기 펌프는 위의 분문부에 적용된 스트레스를 조정하기 위해 상기 주머니와 상기 또 다른 주머니 사이에 유체를 전달하는 것인 대사 질환 치료 장치.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부가, 환자의 내부에 위치하도록 조정된 내부 제어 부재와 전자기적으로 연결되며 환자의 외부에 위치하도록 조정된 외부 제어 부재를 포함하는 것인 대사 질환 치료 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 외부 제어 부재가 위의 분문부에 대한 스트레스의 적용을 변경하기 위해 프로그램으로 프로그래밍될 수 있는 것인 대사 질환 치료 장치.
18. 제16항에 있어서, 상기 외부 제어 부재가, 환자가 위의 분문부에 대한 스트레스의 적용을 변경하도록 하기 위한 사용자 입력 장치를 갖는 것인 대사 질환 치료 장치.
19. 제10항에 있어서, 상기 분문 부재가 조정가능한 강성 계수를 갖고, 상기 제어부가 상기 분문 표면에 의해 위의 분문부에 적용된 스트레스를 조정하기 위해 분문 부재의 강성 계수를 조정하는 것인 대사 질환 치료 장치.
20. 제10항에 있어서, 상기 분문 부재가 상기 분문 표면을 규정하는 다수의 이동가능한 리프를 포함하고, 여기서 상기 제어부가 상기 분문 표면에 의해 위의 분문부에 적용된 스트레스를 조정하기 위해 상기 리프를 이동시키도록 조정되는 것인 대사 질환 치료 장치.
21. 제10항에 있어서, 상기 분문 부재가 상기 분문 표면을 지지하는 몸체를 갖고, 상기 몸체와 상기 분문 표면 사이에 전자석을 포함하고, 상기 제어부가 상기 전자석의 여자를 제어함으로써 상기 분문 표면에 의해 적용된 스트레스를 조정하는 것인 대사 질환 치료 장치.
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