KR20070108141A - 폐 치료 장치 및 방법 - Google Patents

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로버트 엘 베리
브라이언 크렌
딘 코코란
셸던 케이 리
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로버트 엘 베리
브라이언 크렌
딘 코코란
셸던 케이 리
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Abstract

본 발명은 예를 들어 만성폐색성폐질환(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)을 보이는 폐와 같이 환자의 폐 치료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐 용적 감소에 영향을 주기 위한, 바람직하게는 치료 후에 급성 또는 즉각적인 폐 용적 감소를 달성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 폐 용적 감소는 체온 보다 높은 온도에서 환자 폐의 원하는 영역으로 응축성 증기가 전달됨으로써 수행되어, 그 내부의 조직을 손상시킨다. 손상된 조직 영역으로의 혈액 흐름과 공기 흐름이 본질적으로 단절(terminate)되어, 그 표적 용역이 기능하지 않도록 한다. 폐 조직에 대한 열 손상을 초래할 수 있도록 선택적인 에너지원이 사용될 수 있다.

Description

폐 치료 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR LUNG TREATMENT}
본 발명은 환자의 폐 치료에 관한 것으로, 예를 들어 만성폐색성폐질환(Chronic obstructive pulmonary diseases, COPD)의 치료에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 폐공기증과 같은 COPD의 치료를 위한 폐 용적 감소에 영향을 미치는 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.
만성폐색성폐질환(chronic obstructive pulmonary diseases, COPD)은 만성 기관지염 및 폐공기증(emphysema)을 포함한다. COPD는 일반적으로 기류 폐색(airflow obstruction)을 특징으로 하는데, 기류 폐색은 호흡을 하는 동안 환자의 공기 흐름을 제한한다. 만성 기관지염을 앓는 환자들은 폐색 호흡으로 진행되는 가래(sputum)가 생성되는 만성 기침을 하게 된다. 폐공기증을 갖는 환자들에서, 폐 실질세포(lung parenchyma)의 붕괴로 인하여 탄성 반동(elastic recoil)의 손실, 기류의 감소된 속박(tethering), 호흡 폐색, 및 기침이 야기될 수 있다,
COPD로 고생하는 환자들에게 있어서 환자의 유효 폐 용적을 감소시킴으로써 삶의 질은 물론이고 폐 기능이 개선될 수 있다. 유효 폐 용적을 감소시키기 위한 하나의 방법은 수술을 통하여 폐의 질환 부위를 제거함으로써 비-질환 영역의 확장을 촉진시키고 환자의 다이어그래프(diagraph)를 재편성하면서, 들이마신 공기를 폐의 질환 부위로부터 보다 건강하고 양호하게 기능하는 폐의 영역으로 향할 수 있도록 하는 것이다. 수술로 인하여 종종 약 15-30%의 유효 용적 감소가 야기되는데, 이러한 유효 용적 감소는 폐 기능에 있어서 감지할 수 있을 정도의 개선을 일으키기에 충분하지 않을 수 있다. 또한, 심지어 흉강경 절차(thorascopic procedures)가 채택되는 경우에도 종래의 폐 감소 수술은 외상을 수반한다.
최근, 유효 폐 용적을 감소시키기 위한 기관지경 접근법(bronchoscopic approaches)이 제안되었다. 예를 들어, 미국특허 제 6,592,594호, 제 6,679,264호, 6,398,775호 및 6,610,043호와 미국특허공개공보 제 2003/0181922호, 제 2004/0055606호 및 제 2004/0047855호를 살펴보라. 특히 공기증 폐(emphysematous lungs)에서 유효 폐 감소를 달성하는데 있어서 하나의 문제점은 측부 환기(collateral ventilation) 또는 측부 통로(collateral pathways)가 일어난다는 점이다.
따라서 수술을 하지 않으면서 유효 폐 용적을 감소시키고, 또한 측부 통로가 존재하는 경우에 폐 용적을 감소시키기 위한 장치, 방법 및 시스템에 대한 요구가 존재한다. 본 발명은 다른 필요는 물론이고 이와 같은 목적을 충족시키기 위한 것이다.
도 1a는 본 발명의 특징을 구체화하고 있는 환자 폐를 치료하기 위한 방법을 예시하고 있다.
도 1b는 도 1a에 도시되어 있는 환자 폐 내의 폐포 및 허파꽈리(alveoli)를 확대한 도면이다.
도 2는 도시된 장치의 종단면도이다.
도 3a는 도 2의 3A-3A' 라인을 따라 절단한 도 2에 도시되어 있는 장치의 횡단면도이다.
도 3b는 도 2의 3B-3B' 라인을 따라 절단한 도 2에 도시되어 있는 장치의 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 특징을 구체화한 시스템의 정면도로서, 부분적으로는 사시도 형태로 도시되어 있다.
도 5a는 도 2에 도시되어 있는 장치에 연결되어 있는 증기 발생기의 정면도이다.
도 5b는 기화성 유체를 저장하기 위한 카트리지를 가지고 있는, 도 2에 도시되어 있는 장치에 연결되어 있는 증기 발생기의 정면도.
도 5c는 휴대용 조작기(hand held operator) 또는 피스톨 형태의 핸들(pistol grip handle)에 연결되어 있는, 도 2에 도시되어 있는 장치에 연결되어 있는 증기 발생기의 정면도이다.
본 발명은 환자의 폐 치료에 관한 것으로, 예를 들면 만성폐색성폐질환(COPD) 및 환자의 유효 폐 용적을 감소시킴으로써 치료될 수 있는 다른 병의 치료에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명의 특징적인 방법 및 장치는 환자 폐의 표적 영역으로 열적 손상 제재(thermal damaging agent)를 전달하여 폐의 용적 감소에 영향을 미침으로써, 상기 영역이 본질적으로 비-기능적이 되도록 하는 치료에 관한 것이다.
환자의 폐를 치료하기 위한 방법은 환자 폐의 표적 영역 내에서의 혈류(blood flow) 및 공기 흐름이 단절될 수 있을 정도로 환자 폐의 표적 영역 내의 조직의 온도를 충분히 높게 상승시키기 위하여 환자 폐의 표적 영역으로 열적 손상 제재를 전달하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상기 열적 손상 제재는 상기 표적 영역의 폐포의 적어도 일부분을 한정하는 조직, 상기 표적 영역 내의 종말 세기관지(terminal bronchioles) 조직 및 상기 표적 영역 내의 측부 통로(collateral passageways)로 구성되는 군의 적어도 하나의 조직을 손상시킨다. 본 발명의 방법은 상기 표적 영역을 분리시키고 상기 열적 손상 제재가 상기 표적 영역을 벗어나 외부로 이동(excursion)하는 것을 방지할 수 있도록, 상기 열적 손상 제재가 상기 표적 영역으로 진입하는 곳에 인접한 지점에서, 열적 손상 제재가 이를 통하여 전달되는 폐의 기도를 폐색하는 단계를 또한 포함할 수 있다.
환자의 폐를 치료하는 한 가지 바람직한 방법은 상기 표적 영역의 폐 조직, 바람직하게는 환자 폐 내의 폐포의 적어도 일부분을 한정하는 조직으로 대기압에서 체온보다 높은 온도에서 응축성 증기(condensable vapor)를 전달하는 것이다.
상기 표적 영역이 본질적으로 비-기능적이 될 수 있도록 상기 표적 영역 내의 폐 조직의 온도를 충분히 높게 상승시키기 위하여 환자 폐의 표적 영역으로 열적 손상 제재를 전달하는 장치에서, 상기 표적 영역 내에서 혈류 또는 공기 흐름은 모두 일어나지 않는다. 열적 손상 제재를 전달하기 위한 장치는 연장 샤프트(elongate shaft)를 포함하는데, 상기 연장 샤프트는 근위부(proximal portion), 원위부(distal portion) 및 샤프트의 적어도 원위부 내에서 연장하는 열적 손상 제재 전달 내강(lumen)을 갖는다. 본 발명의 장치는 열적 손상 제재 전달 안쪽 내강(inner lumen)과 유체 연결되는(fluid communication) 연장 샤프트의 원위부 내에 적어도 하나의 방출 포트(discharge port)를 갖는다. 열적 손상 제재 발생기가 상기 연장 샤프트 내의 열적 손상 제재 전달 내강과 유체 연결되어 있으며, 상기 표적 영역이 실질적으로 비-기능적이 될 수 있도록 40℃를 초과하는 온도에서 상기 조직으로 열적 손상 제재를 발생시킬 수 있도록 형성되어 있다. 바람직하게는, 본 발명의 장치는 상기 열적 손상 제재의 전달 위치에 인접하여 있는 기도 통로를 폐색시킬 수 있도록 상기 샤프트의 원위부 상에 배치되어 있는 폐색 부재를 또한 포함한다.
일 실시예에서, 장치는 연장 샤프트를 포함하는데, 상기 연장 샤프트는 근위부, 원위부, 및 상기 샤프트의 적어도 원위부 내에서 연장되는 증기 전달 안쪽 내강(inner lumen)을 포함한다. 그 장치는 표적 영역으로 응축성 증기를 전달할 수 있도록 형성되는 상기 증기 전달 안쪽 내강과 유체 연결되는 연장 샤프트의 원위부 내에 적어도 하나의 방출 포트를 갖는다. 상기 표적 영역으로의 혈류 및 공기 흐름을 단절시키기 위하여, 상기 표적 영역에서 조직을 충분히 열적 손상시킬 수 있도록 40℃를 초과하는 온도에서 응축성 증기를 발생시키기 위하여 상기 연장 샤프트의 증기 전달 내강과 유체 연결되는 응축성 증기 발생기가 제공되어 있다. 바람직하게는, 본 발명의 장치는 샤프트의 원위부 상에 배치되어 있는 폐색 부재를 또한 포함한다. 전달된 응축성 증기는 일반적으로 약 40℃ 내지 80℃이며, 바람직하게는 약 50℃ 내지 약 60℃이다. 응축성 증기는 상기 표적 영역으로 약 5초 내지 약 10분 동안 전달되며, 바람직하게는 약 5초 내지 약 10초 동안 전달된다. 응축성 증기를 형성하기 위한 적절한 액체로는 물 기반의 유체 및 과불화탄소(perfluorocarbon)를 포함한다.
COPD의 치료 외에도, 기술된 방법 및 장치를 적용함으로써 예컨대 전암증상적 손상(pre-cancerous lesions), 암 종양, 또는 폐 결절(lung nodules) 과 같은 다른 병이 치료될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술분야의 평균적 기술자에 의하여 인식되는 것과 같이, 환자 폐의 전체 용적을 감소시키는 것, 특히 공기증 폐의 전체 용적을 감소시키는 것은 COPD에 대한 유효한 치료가 될 수 있다.
도 1은 폐포(air sac) 또는 허파꽈리(alveoli, 14) 조직, 종말 세기관지(terminal bronchioles, 16) 조직, 및 측부 통로(collateral passageways, 18) 조직을 손상시킬 수 있도록, 대기압에서 체온보다 높은 온도, 바람직하게는 약 40℃ 내지 약 80℃, 보다 바람직하게는 약 50℃ 내지 약 60℃의 온도에서 환자 폐(10) 내의 폐포 또는 허파꽈리(14)를 한정하는 조직으로 응축성 증기(12)를 전달하는 것을 포함하는 본 발명의 특징을 구체화하는 환자 폐(10)를 치료하기 위한 방법을 예시하고 있다. 그와 같은 조직 손상으로 처리된 영역 내에서 혈류 및 공기 흐름이 단절된다는 점에서 처리된 영역이 비-기능적이 되도록 한다. 치료된 영역은 더 이상 부풀어 오르지 않는다.
본 발명의 방법은 폐의 기도(airway, 20)를 통하여 폐의 표적 영역으로 응축성 증기를 전달하는 것을 포함한다. 바람직하게는, 기도(20)는 구역 기관지(segmental bronchi), 가장 바람직하게는 아구역 기관지(subsegmental bronchi, 20)와 같은 기관지 통로이다.
증기(12)가 전달됨에 따라, 응축성 증기(12)는 폐의 표적 영역을 신속하게 가열시키도록 기능하며, 폐의 표적 영역의 조직 붕괴, 수축, 신생혈관내막 과다형성(neointima hyperplasia), 괴사(necrosis) 및 섬유증(fibrosis) (본 명세서에서 이들 증상을 종합하여 "생체효과(bioeffects)"로 칭한다.)를 유도한다. 그와 같은 생체효과로 인하여 폐의 표적 영역이 기능하지 못하게 된다.
본 발명의 방법은 상기 응축성 증기(12)의 유입에 의하여 야기되는 조직 수축 및 붕괴를 더욱 보완할 수 있도록, 응축성 증기의 전달 후에 상기 표적 영역으로 진공을 적용하는 것을 더욱 포함할 수 있다. 상기 표적 영역 내에 생성되는 진공은 표적 영역을 효율적으로 붕괴시킬 수 있도록 약 1 내지 약 50 mmHg, 바람직하게는 약 10 내지 약 30 mmHg이다. 진공은 임의의 여분 증기 또는 액체의 흡인(aspiration)을 또한 촉진시킬 수 있다.
일반적으로, 5초 내지 10분 또는 그보다 긴 임의의 시간 동안에 기도를 통하여 상기 표적 영역으로 적용된다. 바람직하게는, 응축성 증기는 짧은 시간, 예를 들어 약 5초 내지 10초 동안 전달된다. 조직 가열 및 그 결과로 야기되는 조직 손상은 활성 증기(energetic vapor)를 사용하여 신속하게 일어나기 때문에, 짧은 증기 적용 시간이 바람직하다. 보다 긴 절차에서, 점진적인 조직 생체효과를 야기하거나, 또는 조직의 보다 큰 영역 또는 용적을 치료하기 위해서 보다 적은 증기가 사용될 수 있다. 치료되는 별개의 영역을 위하여 별도의 절차가 이용될 수 있다.
응축성 증기(12)는 상대적으로 높은 액체-기체 상변화 온도 (즉, 비등점), 바람직하게는 체온을 훨씬 초과하는 상변화 온도를 갖는 액체, 예를 들어 멸균수(sterile water) 또는 과불화탄소와 같은 다른 유체로부터 만들어질 수 있다. 또한, 바람직하게는 상기 응축성 증기는 손상을 일으킬 수 있도록 주변 폐 실질(surrounding lung parenchyma)의 온도를 증가시키기에 충분한 온도로서, 예컨대 적어도 40℃를 초과한다.
본 발명의 일 방법에서 응축성 증기(12)는 응축성 증기(12) 및 영향을 받은 폐 영역의 움직임을 탐지할 수 있도록 염료, 바람직하게는 생체적합성 염료(biocompatible dye)와 같은 탐지 가능한 물질을 더욱 포함한다. 증기 치료와, 증기 치료 동안 및 증기 치료 후의 증기 치료로 야기되는 조직 효과를 모니터링하기 위하여 시각적으로 탐지 가능한 물질에 대신하여 또는 그 물질과 함께, 진단 초음파, 내시경 및 다른 종래의 시각화 기법이 사용된다.
본 발명의 특징을 구체화하는 다른 방법에서, 응축성 증기(12)는 미세입자(microparticulates)와 함께 전달된다. 적절한 미세입자로는 활석(talc), 탄산칼슘, 테트라사이클린(tetracycline) 및 다른 페니실린계 유도체와 같은 항생제, 또는 폐조직의 섬유증을 유도하거나 또는 괴사를 야기하는 다른 입자 물질을 포함한다.
본 발명의 특징을 구체화하는 또 다른 방법에서, 응축성 증기(12)는 치료하는 동안에 환자의 불쾌감과 고통을 완화시킬 수 있는 마취제 또는 진통제와 같은 치료제를 포함한다. 파우더 또는 액체 형태의 리도카인(lidocane)과 같은 진통제가 바람직하게는 응축성 증기(12)와 함께 사용되거나 혼합된다. 선택적으로, 진통제는 폐 전체로 전달되거나 또는 폐의 표적 영역으로만 전달될 수 있다. 전면 마취를 할 필요 없이, 본 발명을 사용하여 치료할 수 있도록 하기 위해서는 본 발명에 따른 절차 전, 절차 동안 및 절차 후에 고통제거 투약(pain medication)과 함께 환자 관리(patient preparation)가 바람직하다.
본 발명의 특징을 구체화한 다른 방법에서, 증기(12)의 온도를 낮추기 위해서 증기(12) 외에 헬륨 또는 이산화탄소가 전달된다.
본 발명의 방법은 상기 응축성 증기(12)가 전달되는 영역에 인접하여 있는 폐의 기도를 폐색시키는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 응축성 증기가 인근의 기도 및 폐 영역으로 진입하여 손상시키는 것을 방지할 수 있도록 인근의 기도가 식염수와 같은 유체로 채워진다. 폐의 비-표적 영역으로 인도되는 기도는 그 내부로의 증기 흐름을 방지할 수 있도록 폐색될 수 있다.
본 발명의 특징을 구체화한 일 방법에서, 폐 내의 폐포 또는 허파꽈리 조직과 같은 폐 조직을 손상시킬 수 있도록 고강도집속형초음파(high intensity focused ultrasound, HIFU) 에너지가 전달된다. 바람직하게는, 적절한 초음파 변환기(ultrasound transducers)는 국소 초점(focal spot)에서 전체적으로 약 100-100,000 W/㎠ 강도의 고강도집속형초음파(HIFU)를 전달할 수 있다.
폐 조직의 수축을 야기할 수 있을 만큼 충분한 양으로 HIFU 에너지가 전달된다. HIFU는 강력하게 통제될 수 있기 때문에, 그 초음파 에너지는 상피(epithelium), 평활근 층, 또는 콜라겐 층으로 특이적으로 표적화 될 수 있다. HIFU 에너지의 전달로 인하여 (신생혈관내막 과다형성을 포함하는) 치유 반응(healing response)이 개시되는데, 이 치유 반응으로 인하여 통로가 폐색되어진다. 본 발명의 방법은 또한 HIFU 음파를 의도된 치료 부위로 인도하기 위한 도파관(wave guide)을 포함할 수 있다. 추가적으로 기도 및 폐포를 이끌어내기 위해서 HIFU에 선행하여 진공이 적용될 수 있다. 선택적으로 초음파 에너지 유입에 의하여 야기되는 종말 세기관지, 폐포 및 측부 통로 조직의 수축 및 붕괴를 더욱 보완하기 위하여 이전에 논의되었던 실시예에서와 같이 HIFU 에너지의 전달 후에 진공이 적용될 수 있다.
다른 실시예에서, 액체 또는 겔(gel)과 같은 초음파 흡착 물질이 폐의 기도 내부로 용리될 수 있다. 그 흡착 물질은 주변 조직을 열적 손상시켜 기도 수축 및/또는 신생혈관내막 과다형상을 야기할 수 있도록 HIFU 에너지에 의하여 가열될 수 있는데, 이와 같은 주변 조직의 열적 손상에 의하여 폐의 기도가 폐색되고/폐색되거나 폐포에 손상이 생긴다.
대안적인 실시예에서, 폐 조직을 손상시킬 수 있도록 환자 폐 내의 원하는 위치로 RF 에너지가 전달될 수 있지만, 이 실시예에서는 효율적인 절제(ablation)를 위해서 폐 조직과 접촉하고 있는 전도성 유체가 일반적으로 필요하다.
도 2는 원위부(26) 및 근위부(28)를 갖는 연장 샤프트(24)를 포함하고 있는 본 발명의 특징을 구체화한 시스템(22)을 표시하고 있다. 도 2는 상기 연장 샤프트(24)의 종단면도이고, 도 3a 및 도 3b는 각각 도 2의 3A-3A 라인 및 3B-3B 라인을 따라 절단한 연장 샤프트의 횡단면도를 도시하고 있다. 상기 연장 샤프트(24)는 응축성 증기(12)를 방출할 수 있도록 형성되는 샤프트의 원위부(26) 내에 적어도 하나의 방출 포트(30)와, 상기 방출 포트(30)와 유체 연결되는 연장 샤프트(24) 내에 배치되어 있는 증기 전달 내강(vapor delivering lumen, 32)을 갖는다. 증기 발생기(34)는 연장 샤프트의 내강(32)과 연결되어 있다.
상기 연장 샤프트(24)는 또한 진공 내강(36)을 또한 포함하는데, 상기 진공 내강(36)은 연장 샤프트의 원위부(26) 내의 진공 포트(38)를 통하여 진공을 적용하기 위한 진공 소스와 연결될 수 있도록 형성되어 있다.
상기 연장 샤프트(24)는 또한 팽창 포트(42)로 인도되는 팽창 내강(inflation lumen, 40)과 함께 제공된다. 팽창 포트(42)는 샤프트의 원위부(26)에 고정되어 있는 팽창성 풍선(inflatable balloon, 46)의 내부(44)로 개방되어 있다. 팽창 장치(48)는 종래의 주사기(syringe)일 수 있다. 폐색 부재(46)는 바람직하게는 확장될 수 있고, 순응성이 있으며, 그 부재 위치에 인접한 증기 흐름을 막을 수 있도록 형성되어 있다. 적절한 풍선 물질은 실리콘 또는 라텍스를 포함한다. 응축성 증기가 표적 영역으로 전달되는 경우에, 기도 벽을 보다 잘 고정시키고 증기가 되돌아오는 것을 방지할 수 있도록 상기 팽창성 풍선(46)의 작업 표면의 외부는 바람직하게는 울퉁불퉁하거나 또는 거친 표면으로 제공된다.
높은 압력이 적절한 한계를 초과하지 않는 것을 확인할 수 있도록, 본 발명의 장치로 환기 시스템(venting system)이 포함될 수 있다. 그 환기 시스템은 샤프트(24) 원위부 내의 포트(52)와 유체 연결되어 있는, 샤프트(24) 내의 환기 내강(52)을 포함한다. 환기 메커니즘은 압력으로 작동되는 릴리프 밸브(relief valve, 54)일 수 있다.
본 발명의 장치(22)는 주변 온도를 모니터링 할 수 있도록 상기 연장 샤프트(24)의 원위부(26)에 위치하고 있는 온도 센서(56), 일례로 열전쌍(thermocouple)을 또한 포함한다. 온도가 지나치게 높을 경우, 여분 증기의 제거를 촉진할 수 있도록 세척 또는 세정 절차(lavage or washout procedure)를 통하여 폐 영역은 정상 온도로 복귀한다.
장치(22)는 바람직하게는 폐 표적 영역 내에 압력을 탐지할 수 있도록 상기 연장 샤프트(24)의 원위부(26) 상에 압력 센서(58)를 포함한다. 압력 센서(58)는 연장 샤프트(24)의 근위부(28) 상의 압력 게이지(60)와 연결되어 있다. 증기가 전달되는 동안에 사전 설정된 압력 한계가 초과되지 않았는지를 확인할 수 있도록 압력 감지 시스템은 상술한 환기 시스템과 함께 결합될 수 있다. 표적 영역의 과도한 팽창으로 폐 늑막 내에서 공기 누출 및 파열이 야기될 수 있다.
환자 폐의 표적 영역으로의 증기 흐름을 모니터링 할 수 있도록 적절한 유량계(미도시)가 포함될 수 있다.
도 4에 도시된 것과 같이, 연장 샤프트(24)는 바람직하게는 기관지경(bronchoscope)인 내시경(62)의 작동 채널(working channel, 미도시)을 통하여 증기가 전달될 수 있도록 형성되어 있다. 내시경(62)의 작동 채널은 바람직하게는 약 1.5 ㎜ 내지 3.5 ㎜ 범위이다. 내시경(62)은 내시경 제어기(64) 및 내시경 모니터(66)와 연결되어 있다. 바람직하게는, 연장 샤프트(25)의 원위부(26)는 내시경(56)의 작동 채널 내에서 연장 샤프트의 전진을 촉진시킬 수 있도록 탄력적으로 구부러질 수 있는 반면에, 연장 샤프트의 근위부(24)는 내시경의 먼 거리에 위치한 입구를 통하거나 입구 밖에서 샤프트의 양호한 밀침력(pushability)을 위하여 충분히 견고하다. 샤프트(24)의 원위부(26)는 약 1-6 프렌치(French)로서, 폐색 부재는 팽창하였을 경우에는 내시경의 작동 채널보다 커지는데, 통상적으로 약 8 프렌치이다. 적절한 내시경은 올림푸스(Olympus)사의 LF-TP 기관지경이다.
폐색 부재(46)를 사용하는 것에 대한 대안이거나 또는 폐색 부재의 사용에 추가하여, 예컨대 식염수와 같은 유체를 사용하여 전달 기도에 인접한 기도가 폐색될 수 있다. 인접한 기도 내의 유체로 인하여 응축성 증기가 치료를 위한 표적 영역이 아닌 폐의 다른 영역으로 진입하는 것이 방지되며, 인접 영역의 손상이 방지된다.
바람직하게는, 도 5a에 도시된 것과 같이 증기 발생기(34)는 연장 샤프트(24)의 외부에 존재하여 액체 공급을 저장한다. 상기 증기 발생기(34)는 액체 챔버(liquid chamber, 74)와 내부 증기 도관(76)을 포함하는 내부 구조를 수용하는 외부 하우징(72)을 갖는다. 액체는 액체 챔버 내부로 직접 채워질 수 있다. 내부 증기 도관(76)은 증기 발생기(34)의 액체 챔버(74)로부터 제 1 내강(32)의 근위부(26)로 연장되며, 흡입 포트(78)를 경유하여 액체 챔버(74)로부터 응축성 증기(12)를 받아들인다. 증기 발생기(34)는 루어 피팅(luer fitting) 또는 유사한 메커니즘을 통하여 연장 샤프트(24)와 연결된다. 액체 챔버(74)는 그 내부의 액체를 응축성 증기로 기화시키기 위하여 저항성 발열체(resistive heating element), RF 히터 등과 같은 발열체를 갖는다. 액체가 기화되면, 증기는 내부 증기 도관(76)을 통하여 액체 챔버(74)로부터 이동하여 장치의 연장 샤프트(24)의 증기 내강(32)의 근위부 안으로 방출된다.
대안적으로는, 도 5b에 도시된 것과 같이 증기 발생기는 내강(32)과 유체 연결되며 기화를 위한 소정 양의 액체를 함유하고 있는 카트리지(82)를 수용하는 카트리지 구획(cartridge compartment, 80)을 포함한다. 카트리지(82)는 그 구획(80) 내부로 바람직하게는 죄어-맞춰지도록(snap-fit) 형성된다. 증기 발생기(34)가 활성화되면 카트리지(82) 내의 유체가 증기로 가열된다. 이어서 응축성 증기(12)가 제 1 내강(32)의 근위부로 전달된다. 처리 절차 이전에, 강제날숨폐활량(forced expiratory volume, FEV) 또는 다른 폐 기능 및 용량 지표와 같은 환자의 진단 평가 또는 파라미터에 근거하여 환자 폐(10)로 전달되는 소정의 체적 또는 소정 양의 증기 압력이 결정되거나 측정될 수 있다.
일 실시예에서, 도 5c에 도시된 것과 같은 증기 발생기(34)는 발생기 튜브(84)로 연장되는 내부 증기 도관(76)을 갖는다. 발생기 튜브(84)는 연장 샤프트의 근위부(26)와 연결되도록 형성되어 있는 피스톨 형태의 핸들(pistol grip handle, 86)과 연결되어 있다. 증기 발생기(34)의 액체 챔버(74) 내의 증기(12) 가열을 활성화시킬 수 있도록 피스톨 형태 핸들(86)이 사용될 수 있다. 응축성 증기는 증기 발생기(34)로부터 피스톨 형태 핸들(86)로 이동하고 연장 샤프트(24)의 내부로 이동한다.
대안적으로, 증기 발생기(34)가 연장 샤프트(24) 내부에 배치될 수 있다. 일례로 나선형 코일과 같은 RF 전극 또는 방출기인 발열체가 내강(32)을 둘러싸면서 샤프트의 벽 내에 매립될 수 있다. 증기 발생기(34)에 대한 대안으로서, 또는 상기 내강(32)으로부터 방출 포트(30)를 벗어나는 증기의 온도를 증대시키거나 또는 더욱 제어하기 위해서 히터가 사용될 수 있다.
바람직하게는, 장치(22)의 연장 샤프트(24)는 내시경(62) 내부의 연장 샤프트(24)의 과열을 방지할 수 있도록 단열성(heat insulated)을 갖는다. 일 실시예에서, 연장 샤프트(24)는 액체 내강(미도시)을 함유하고 있으며, 과열을 방지할 수 있도록 냉각 유체가 상기 내강 내에 전달된다.
응축성 증기(12)는 폐의 일 영역을 신속하게 가열할 수 있는 물질로서, 표적 영역이 기능하지 못하도록 그 영역 내에서 혈류 또는 공기 흐름이 거의 존재하지 않거나 전혀 존재하지 않는 물질이다. 적절한 응축성 증기(12)는 물이 기반이 되는 유체로서, 일례로 멸균수, 식염수, 대비 유체(contrast fluid), 및 과불화탄소, 액상 항생제와 같은 다른 유체, 높은 액체-기체 상-변화 온도(즉, 비등점), 바람직하게는 체온보다 높은 액체-기체 상-변화 온도를 갖는 다른 액체의 응축성 증기로 구성되는 군으로부터 선택된다. 또한, 바람직하게는 상기 응축성 증기(12)는 조직 손상을 야기할 수 있도록 상기 표적 위치에서 조직의 온도를 증가시키기에 충분한 온도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 응축성 증기(12)는 치료의 진행과 어떤 폐 영역이 치료되었는지를 의사가 시각적으로 추적할 수 있도록 염료 또는 생체적합 염료와 같은 탐지 가능한 물질을 포함한다. 시각적으로 탐지 가능한 물질에 대한 대안으로서 또는 그 물질과 함께, 응축성 증기 치료와 그 치료 과정 및 치료 후에 응축성 증기로 인하여 야기되는 조직 효과를 모니터링 하기 위하여 진단 초음파, 내시경 및 다른 종래의 시각화 기법이 사용된다.
또 다른 실시예에서, 상기 응축성 증기(12)는 치료 과정에서 환자의 불쾌감과 고통을 완화시키기 위하여 진통-마비 물질(pain-numbing substance) 또는 진통제와 같은 치료제를 포함한다. 수용성 파우더 또는 액체 형태의 리도카인과 같은 진통제가 바람직하게는 응축성 증기(12)와 함께 사용되거나 혼합된다. 대안적으로, 진통제는 폐 전체, 또는 폐의 표적 영역으로 전달된다. 바람직하게는, 전신 마취의 필요 없이 본 발명을 사용하는 치료가 가능하도록 증기 전달 전에, 증기 전달 동안에, 그리고 증기 전달 후에 고통제거 투약(pain medication)과 함께 환자 관리(patient preparation)가 선호된다. 본 발명의 장치는 상기 연장 샤프트의 원위부 내의 약물 전달 포트와 유체 연결되는 약물 전달 내강(drug delivery lumen)을 포함한다. 상기 선택적인 약물 전달 내강을 통하여 진통제 또는 다른 약물이 원하는 영역으로 전달될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 장치(22)의 연장 샤프트(24)는 응축성 증기(12)의 온도를 낮추기 위하여 그 증기(12) 외에 헬륨 또는 이산화탄소를 전달하기 위하여 헬륨 또는 이산화탄소 전달 내강(미도시)을 갖는다.
본 발명의 특정 형태가 본 명세서에서 예시되고 기술되었으나, 본 발명에 대한 다양한 변형과 개선이 만들어질 수 있음은 자명하다 할 것이다. 아울러, 본 발명의 실시예의 개별적인 특징이 일부 도면에서만 도시되고 다른 도면에서는 도시되지 아니하였으나, 본 발명의 평균적 기술자라면 본 발명의 일 실시예에서의 개별적인 특징은 다른 실시예에서의 임의의 특징 또는 모든 특징과 조합될 수 있다는 점을 인식할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명은 예시된 특정 실시예로 한정할 의도는 아니다. 결국, 본 발명은 선행기술이 허락하는 범위 내에서 광범위하게, 첨부하는 청구의 범위에 의하여 한정될 의도이다.
"구성 요소", "부재", "장치", "섹션", "부(portion)", "성분", "수단", "단계" 및 유사한 취지의 단어들과 같은 용어는 본 명세서에서 사용되는 경우에, 후술하는 청구의 범위에서 특정 구조 또는 활동을 언급함이 없이 특정 기능이 수반되는 "수단" 또는 "단계"를 명시적으로 사용하지 않는다면, 미국특허법 제112(6)의 규정을 환기시키는 것으로 해석되어서는 안 된다. 상기에서 언급된 모든 특허 및 특허 출원은 본 명세서에서는 전적으로 참고적으로 제시되어 있다.
본 발명을 통하여 환자에게 불쾌하거나 외상을 남길 수 있는 수술 없이도 만성 폐질환을 앓고 있는 환자의 유효 폐 용적을 감소시킬 수 있는 장치 및 시스템이 가능하게 되었다.
특히, 본 발명에서는 측부 통로가 존재하는 경우에도 폐 용적을 감소시킬 수 있게 되었다.

Claims (67)

  1. 응축성 증기를 형성할 수 있도록 액체를 가열하기 위한 수단과;
    환자 폐의 표적 영역으로 응축성 증기를 전달하기 위한 수단으로서, 상기 표적 영역 내의 조직 온도를 상기 표적 영역이 기능하지 못하도록 충분히 높은 온도로 상승시킬 수 있는 응축성 증기를 전달하기 위한 수단을 포함하는 환자의 폐를 치료하기 위한 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 표적 영역 내의 조직 손상으로 인하여 상기 표적 영역 내의 혈류와 공기 흐름이 단절되는 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 응축성 증기는 상기 환자의 표적 영역의 폐포의 적어도 일부분을 한정하는 조직, 상기 표적 영역 내의 종말 세기관지 조직 및 상기 표적 영역 내의 측부 통로로 구성되는 군의 적어도 하나의 조직을 손상시키는 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 응축성 증기가 상기 표적 영역으로 진입하는 지점에 인접하여 있는, 상기 응축성 증기가 통과되는 환자 폐의 기도가 폐색되는 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 응축성 증기는 60℃를 초과하는 온도인 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 응축성 증기는 대기압에서 80℃를 초과하는 온도인 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 응축성 증기는 100℃를 초과하는 온도인 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 응축성 증기는 약 5초 내지 10분 동안 상기 표적 영역으로 전달되는 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 응축성 증기는 약 5초 내지 약 10초 동안 상기 표적 영역으로 전달되는 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 응축성 증기는 수증기인 시스템.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 응축성 증기는 과불화탄소 증기인 시스템.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 응축성 증기는 대기압에서 40℃를 초과하는 액체-기체 상변화 온도를 갖는 액체로부터 만들어지는 시스템.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 응축성 증기는 대기압에서 50℃를 초과하는 액체-기체 상변화 온도를 갖는 액체로부터 만들어지는 시스템.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 응축성 증기는 대기압에서 100℃를 초과하는 액체-기체 상변화 온도를 갖는 액체로부터 만들어지는 시스템.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 응축성 증기는 탐지 가능한 물질과 함께 전달되는 시스템.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 탐지 가능한 물질은 염료인 시스템.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 탐지 가능한 물질은 생체적합성을 갖는 시스템.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 응축성 증기는 미세입자와 함께 전달되는 시스템.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 미세입자는 활석, 탄산칼슘, 또는 항생제로 구성되는 군으로부터 선택되는 시스템.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 미세입자는 폐 조직의 섬유증 또는 괴사를 유도하는 시스템.
  21. 제 1항에 있어서,
    상기 응축성 증기는 상기 표적 영역에서 조직을 신속하게 가열하는 시스템.
  22. 제 1항에 있어서,
    상기 응축성 증기는 상기 폐의 기관지 통로를 통하여 상기 표적 영역으로 전진하는 시스템.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 기관지 통로는 폐의 아구역 기관지인 시스템.
  24. 제 1항에 있어서,
    상기 표적 영역 조직 구조의 붕괴를 촉진시킬 수 있도록 상기 표적 영역 내에 진공이 만들어지는 시스템.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 붕괴된 조직 구조는 환자 표적 영역의 폐포, 표적 영역 내의 종말 세기관지 및 상기 표적 영역 내의 측부 통로로 구성되는 군의 적어도 하나인 시스템.
  26. 제 24항에 있어서,
    상기 표적 영역에서 제공된 진공은 약 50 내지 약 600 mmHg인 시스템.
  27. 제 24항에 있어서,
    상기 표적 영역에서 제공된 진공은 약 40 내지 약 50 mmHg인 시스템.
  28. 표적 영역 내의 조직의 온도를 상기 표적 영역이 기능하지 못하도록 충분히 높게 상승시키기 위하여, 환자 폐의 표적 영역으로 열적 손상 제재를 전달하는 장치로서,
    a. 연장 샤프트로서, 근위부, 원위부 및 상기 샤프트의 적어도 원위부 내에서 연장되는 안쪽 내강으로서 열적 손상 제재를 전달하는 안쪽 내강을 갖는 연장 샤프트;
    b. 상기 열적 손상 제재를 전달하도록 배치되어 있는, 상기 열적 손상 제재를 전달하는 안쪽 내강과 유체 연결되어 있는 상기 연장 샤프트의 원위부 내의 적어도 하나의 방출 포트; 및
    c. 상기 표적 영역에서 조직을 열로 손상시킬 수 있도록 60℃를 초과하는 온도에서 열적 손상 제재를 발생시키기 위하여, 상기 연장 샤프트의 제 1 내강과 유체 연결되는 열적 손상 제재 발생기를 포함하는 열적 손상 제재를 전달하는 장치.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 샤프트의 원위부 상에 폐색 부재가 배치되어 있는 장치.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 폐색 부재는 확장될 수 있는 장치.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 확장될 수 있는 폐색 부재는 팽창될 수 있는 장치.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 연장 샤프트는 팽창 내강과, 상기 팽창 내강과 유체 연결되는 팽창 포트와, 상기 팽창될 수 있는 폐색 부재의 내부를 포함하는 장치.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 팽창될 수 있는 부재는 풍선인 장치.
  34. 제 1항에 있어서,
    대기압에서 체온보다 높은 온도에서 응축성 증기를 전달하는 수단을 포함하는 시스템.
  35. 제 28항에 있어서,
    상기 열적 손상 제재는 응축성 증기인 장치.
  36. 제 28항에 있어서,
    상기 연장 샤프트는 내시경의 작동 채널을 통하여 전달되도록 형성되는 장치.
  37. 제 36항에 있어서,
    상기 내시경은 약 1.5㎜ 내지 약 3.5㎜의 직경의 작동 채널을 갖는 장치.
  38. 제 28항에 있어서,
    상기 연장 샤프트의 적어도 일부분은 단열성이 있는 장치.
  39. 제 28항에 있어서,
    상기 연장 샤프트는 냉각 유체를 함유하도록 형성되는 냉매 내강을 포함하는 장치.
  40. 제 28항에 있어서,
    상기 연장 샤프트의 원위부 상으로 압력 센서가 장착되어 있는 장치.
  41. 제 40항에 있어서,
    상기 압력 센서에 의하여 감지된 압력을 현시하기 위하여 상기 연장 샤프트의 근위부 상에 압력 게이지가 제공되는 장치.
  42. 제 41항에 있어서,
    상기 압력 게이지는 제 4 내강과 유체 연결되어 있는 상기 연장 샤프트의 원위부 내에 환기 포트를 갖는 환기 시스템에 연결되어 있는 장치.
  43. 제 42항에 있어서,
    상기 환기 시스템 및 상기 압력 게이지는 피드백 루프(feedback loop)를 작동시킬 수 있도록 형성되는 장치.
  44. 제 43항에 있어서,
    상기 압력 게이지는 압력 제어기에 연결되어 있는 장치.
  45. 제 28항에 있어서,
    상기 연장 샤프트는 상기 연장 샤프트를 통한 증기 흐름을 측정하기 위한 유량 센서(flow sensor)를 갖는 장치.
  46. 제 45항에 있어서,
    유량계는 압력 제어기에 연결되어 있는 장치.
  47. 제 28항에 있어서,
    상기 연장 샤프트는 상기 연장 샤프트의 원위부 끝단 상에 위치하는 온도 센서를 갖는 장치.
  48. 제 47항에 있어서,
    상기 온도 센서는 열전쌍인 장치.
  49. 제 28항에 있어서,
    상기 증기 발생기는 응축성 증기를 형성하는 액체 공급부를 갖는 장치.
  50. 제 49항에 있어서,
    상기 액체 공급부는 상기 증기 발생기 내에 위치하는 장치.
  51. 제 49항에 있어서,
    상기 증기 발생기는 상기 폐색 부재 내에 배치되어 있는 장치.
  52. 제 35항에 있어서,
    상기 증기 발생기는 상기 연장 샤프트의 외부에 위치하는 장치.
  53. 제 37항에 있어서,
    상기 증기 발생기는 액체 수용 챔버를 수용하는 외부 하우징을 갖는 장치.
  54. 제 53항에 있어서,
    내부 증기 도관이 상기 액체 챔버로부터 상기 연장 샤프트의 상기 근위부 끝단으로 연장되어 있는 장치.
  55. 제 54항에 있어서,
    상기 내부 증기 도관은 루어 피팅을 갖는 상기 연장 샤프트로 연결되어 있는 장치.
  56. 제 55항에 있어서,
    상기 내부 증기 도관은 상기 액체 챔버로부터 흡입 포트를 경유하여 상기 응축성 증기를 수용하는 장치.
  57. 제 53항에 있어서,
    상기 액체 수용 챔버 내에 발열체가 제공되어 있는 장치.
  58. 제 57항에 있어서,
    상기 액체 챔버 내의 상기 발열체는 저항성 발열체인 장치.
  59. 제 28항에 있어서,
    상기 증기 발생기는 액체 챔버 내에 액체를 함유하는 카트리지를 수용하는 카트리지 구획을 갖는 장치.
  60. 제 59항에 있어서,
    상기 카트리지는 상기 카트리지 구획 내의 위치로 죄어 맞춰지도록 형성되는 장치.
  61. 제 59항에 있어서,
    상기 카트리지의 액체 챔버를 피스톨 형태 핸들로 연결시키는 발생기 튜브의 내부로 내부 증기 도관이 연장되어 있는 장치.
  62. 제 61항에 있어서,
    상기 피스톨 형태 핸들은 상기 연장 샤프트의 상기 근위부 끝단으로 부착될 수 있도록 형성되는 장치.
  63. 열적 손상 제재를 발생시키는 수단과;
    환자 폐의 표적 영역으로 상기 열적 손상 제재를 전달하기 위한 수단으로서, 상기 표적 영역 내의 조직의 온도를 상기 표적 영역이 기능하지 못하도록 충분히 높게 상승시키는 열적 손상 제재를 전달하기 위한 수단을 포함하는 환자의 폐를 치료하기 위한 시스템.
  64. 제 63항에 있어서,
    상기 열적 손상 제재는 상기 표적 영역 내의 조직을 손상시키도록 형성되어, 상기 표적 영역 내의 혈류와 공기 흐름이 단절되도록 하는 시스템.
  65. 제 63항에 있어서, 상
    상기 조직 손상 제재는 환자의 표적 영역의 폐포의 적어도 일부분을 한정하는 조직, 상기 표적 영역 내의 종말 기관세지 조직 및 상기 표적 영역 내의 측부 통로로 구성되는 군의 적어도 하나를 손상시키도록 형성되는 시스템.
  66. 제 63항에 있어서,
    상기 조직 손상 제재는 체온보다 높은 온도의 응축성 증기인 시스템.
  67. 제 63항에 있어서,
    상기 조직 손상 제재는 고강도집속형초음파인 시스템.
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