用于肺部处理的系统和方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的引用
[0002] 本申请根据35U.S.C. § 119(e)要求于2010年4月6日提交的第61/321,346号 美国临时专利申请的优先权。将该临时申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本发明一般涉及肺部处理领域。
【背景技术】
[0004] 在有效的哮喘药物出现之前，在1930年至1950年间实行的一种哮喘治疗为后肺 神经丛的交感神经切除手术。虽然手术的伤害是非常大的，其通常需要切断大肌肉群并操 作肋骨、肋膜和肺，但在一些情况下手术是有效的。作为对药物和其他常规治疗都无效的患 者的替代治疗，需要实现肺部交感神经切除术的益处，同时不发生通常与过去的手术操作 有关的高发病率。
[0005] 除了后肺神经丛之外，还存在前肺神经丛。由于前肺神经丛靠近心脏和大血管，因 此前肺神经丛从未在手术中被考虑过。这些神经也可能会参与与哮喘和其他肺部疾病有关 的气道收缩。
[0006] 去除这些神经的神经支配存在一些复杂的因素。感兴趣神经沿前气管和支气管的 外侧行进，后丛神经沿后部、沿气管与食管之间的交界处并在该交界处内行进。这些困难导 致人们对用这样的方式治疗哮喘的兴趣很小。
[0007] 发明概述
[0008] 至少一些实施方式包括处理系统，该处理系统可用于进行肺部处理以解决多种肺 部症状、疾病状态和/或疾病，其包括但不限于哮喘、慢性阻塞性肺病（C0PD)、阻塞性肺 病、或会导致不利的（例如增加的）肺部气流阻力的其他疾病。
[0009] 在一些实施方式中，通过选择去神经支配进行肺部处理的装置包括长型部件，其 被配置用于插入气管至邻近目标神经组织（例如肺丛）的位置。装置还包括至少一个设置 在长型部件上的能量递送元件，当长型部件定位在气管中时，能量递送元件的位置对应于 气管壁中或气管壁附近的至少一条神经的解剖位置。在某些实施方式中，来自单个能量递 送元件的能量消融至少一条神经。在其他实施方式中，多个能量递送元件协作以消融或以 其他方式改变神经或其他目标组织。
[0010] 在一些实施方式中，肺部处理方法包括在支气管树的气管或气道中邻近待处理神 经部位处放置至少一个能量递送元件。在一些实施方式中，来自元件的能量被递送至处理 部位处的气管的圆周的一部分。邻近处理部位的组织被冷却以防止处理部位之外的组织损 伤。
[0011] 为了冷却组织，冷却介质可被递送通过沿食管腔定位的装置。装置可具有一个或 多个冷却囊，冷却囊被配置为接触食管壁以吸收热量，由此冷却非目标组织。另外或可替换 地，与至少一个能量递送元件组合使用或单独使用的气管中装置可包括一个或多个冷却装 置（例如冷却囊）。
[0012] 一些实施方式包括用于靶向于处于气管与食管的腔之间的一个或多个目标部位 的装置和方法。在某些实施方式中，一个或多个装置放置在气管和/或食管的腔上以递送 能量，从而损伤或以其他方式改变位于气管与食管的腔之间的一个或多个处理部位。目标 部位可包括神经组织。优选地，这样的目标部位受到损伤，同时较靠近气管和/或食管的腔 的组织被保护而不受损伤。
[0013] 在一些实施方式中，用于肺部处理的系统包括肺部处理装置和保护装置。肺部处 理装置具有一个或多个能量递送元件，能量递送元件能够通过气管的至少一部分被置入气 道。一个或多个能量递送元件被配置成能将能量递送至气道壁以改变位于气道壁中或靠近 气道壁的神经组织。保护装置具有可置于食管中的保护部件，即使在肺部处理装置位于在 气道中时，保护部件也可被置于食管中。保护部件被配置成能从食管壁吸收热量以抑制对 食管组织的损伤。在一些操作中，系统用于消融沿气道行进的神经干的神经组织。另外或 可替换地，可消融气道内的神经组织。
[0014] 冷却装置可与能量递送元件相关联以限制所选去神经支配部位附近的组织损伤。 冷却装置可包括一个或多个泵、增压器、导管、面罩、阀等。来自冷却装置的介质可流过个体 以冷却内部组织。在一些实施方式中，冷却装置包括能将冷空气递送通过导管进入食管腔 的泵。冷空气在腔内循环以冷却食管组织。
[0015] 用于肺部处理的方法包括将至少一个能量递送元件通过气管的至少一部分置于 气道中待处理的处理部位附近处。在某些操作中，气道为气管的一部分。在其他操作中，至 少一个能量递送元件被递送通过气管并从气管伸出进入支气管树。
[0016] 该方法还包括从元件递送能量至气道圆周的一部分。可调节组织的温度以防止或 限制对非目标组织的损伤。在一些操作中，冷却食管组织，从而在递送能量时防止对食管组 织的损伤。还可在递送能量之前和/或之后冷却食管组织。
[0017] 能量递送元件可进行任意次数的重新定位。在某些实施方式中，能量递送元件可 被定位在紧邻先前位置处。能量被递送至邻近的处理部位。邻近部位可以几乎不与前一部 位重叠。或者，在两个处理部位之间可存在小的间隙。可移动装置（例如转动、平移或两 者）来重新定位能量递送元件，从而相对于已处理的部位在周向上具有小的重叠或小的间 隙。
[0018] 在一些实施方式中，肺部处理装置包括长型部件和微波天线。长型部件可通过气 管的至少一部分插入气道。微波天线联接至长型部件，并可定位在气道中靠近气道壁中神 经组织的处理位置处。微波天线被配置成能递送微波能量，从而通过破坏神经组织中的神 经信号传递的方式改变神经组织，同时非目标组织（例如位于微波天线与神经组织之间的 组织）不会受到永久损伤。有源电极可非膨胀地（例如非囊式地）从收缩配置展开至展开 配置。因此，可移动有源电极，而无需使用囊或其他类型的展开装置。
[0019] 用于肺部处理的系统可包括至少一个肺部处理装置，其能够损伤神经组织，使得 被破坏的神经组织阻碍或停止神经系统信号传递至沿支气管树更远侧的神经。可通过向神 经组织递送不同类型的能量来暂时或永久损伤神经组织。例如，可通过将神经组织的温度 增加至第一温度（例如消融温度）来热损伤神经组织，同时气道壁处于低于第一温度的第 二温度。在一些实施方式中，从神经组织径向向内的气道壁的一部分可处于第一温度，从而 防止对气道壁的该部分造成永久损伤。第一温度足够高，从而能导致对神经组织的永久破 坏。在一些实施方式中，神经组织为位于气道壁外侧的结缔组织中的神经干的一部分。气 道壁中的平滑肌和神经组织可保留功能，从而保持平滑肌所需的张力水平。气道可响应于 刺激（例如吸入刺激物、局部神经系统或全身激素引发的刺激）而收缩/扩张。在其他实 施方式中，神经组织为气道壁中的神经分支或神经纤维的一部分。在另一实施方式中，同时 或依次损伤神经干的神经组织和神经分支/纤维的神经组织。多种类型的可启动元件（例 如微波天线、RF电极、加热元件等形式的消融元件）可用于输出能量。
[0020] 肺部处理的至少部分方法包括通过气管的至少一部分放置长型部件。长型部件具 有处理元件和联接至处理元件的传感器。处理元件在第一气道位置时，使用传感器检测第 一组织特性。将第一组织特性与参考值进行比较，以估计气道中处理元件的位置。启动处 理元件来处理气道。
[0021] 在某些实施方式中，用于肺部处理的装置包括可通过气管插入气道的长型部件和 联接至长型部件的有源电极。有源电极被配置成将能量递送至气道壁中的目标组织。返回 电极可定位在气道中或食管中，并被配置成能接收来自目标组织的能量。保护部件被配置 成能冷却靠近目标组织的非目标组织。非目标组织可被包围的，或可与目标组织间隔开。
[0022] 有源电极可从收缩配置展开至展开配置而不需要使用囊。装置可以是自展开式 的。例如，装置可包括自展开的篮、笼、丝网或能够呈现螺线形、螺旋形、盘旋状或类似配置 的其他类型的组件。由此，有源电极可以被非膨胀地展开或促动。
[0023] 肺部处理的方法包括将能量以第一功率水平从能量递送元件的激活部分递送，以 产生覆盖气道圆周的第一部分的第一损伤。将能量以第二功率水平从能量递送元件的激活 部分递送，以产生覆盖气道圆周中从第一部分移位的第二部分的第二损伤。第一功率水平 基本上大于第二功率水平。在某些实施方式中，相对于气道的腔，第二部分在周向或轴向上 从第一部分移位。例如，第二部分可在周向和轴向上从第一部分移位。
[0024] 肺部处理的另一方法包括将第一量的能量从能量递送装置递送至气道壁的第一 部分，并将第二量的能量从能量递送装置递送至气道壁的第二部分。壁的第一部分和壁的 第二部分彼此分隔或可彼此部分重叠。例如，按照面积或体积，第一部分和第二部分的大部 分可彼此重叠。
[0025] 肺部处理的方法包括将能量递送元件置于个体的气道中。能量递送元件被非膨胀 地促动。可移动能量递送元件，使其与气道壁接合，而无需使用囊或其他类型的膨胀装置。 能量递送元件可以是自展开式的。例如，能量递送元件可以是能自展开的笼。非膨胀式可 展开笼可将一个或多个电极移动至靠近气道壁或与气道壁接触。
[0026] 能量可从能量递送元件递送至气道壁，以改变气道壁中或气道壁附近的目标神经 组织。冷却介质进入气道，与壁直接接触，从而在递送能量时从壁吸收热量。或者，保护装 置可用于冷却气道壁。
[0027] 能量递送元件可包括第一电极。第一电极定位在气道的第一对相邻的软骨环之间 的第一空隙中。第二电极放置在气道的第二对相邻的软骨环之间的第二空隙中。电极可以 是螺旋形或盘旋形装置的一部分。
[0028] 保护装置可定位在食管中，从而在递送能量时从食管组织吸收热量。保护装置可 以通过联接至保护装置的第二电极接收能量，或从第二电极递送能量。
[0029] 壁（例如气管壁、食管壁等）的组织的表面层可被保护而不受永久伤害，同时在表 面层之下的一定深度处产生永久损伤组织的损伤。表面层的厚度至少约2mm。损伤的至少 一部分包含神经组织。在某些操作中，神经组织的改变足以减少个体的气道收缩。
[0030] 冷却介质可包括一种或多种气体或其他类型的介质。能量递送元件联接至长型部 件，使得冷却介质通过长型部件中的通道被引入气道。冷却介质流过能量递送元件中的通 道而从中吸收热量。
【附图说明】
[0031] 出于说明本发明的目的，附图示出本发明的一个或多个实施方式的多个方面。然 而，应理解，本发明并不限于附图所示的具体设置和机构，在附图中：
[0032] 图1示出气管和食管的截面以及前丛神经和后丛神经的大概位置。
[0033] 图2示出气管的软骨环。结缔组织鞘被去掉。
[0034] 图3示出气管的截面，其示出在本发明的实施方式中用于处理的肺丛中的目标区 域。
[0035] 图4为侧视图，其示出与图3的截面相对应的可能目标区域的长度。
[0036] 图4A为解剖图，其示出后部肺丛的细节。
[0037] 图5为位于气管和食管中的处理系统的侧视图。
[0038] 图6为气管中的处理装置和食管中的食管装置的细节图。
[0039] 图7为气管和处理装置的远端的剖视图。
[0040]图8A为气管的截面图以及气管和食管组织中的等温线。
[0041] 图8B为气管的截面图以及气管和食管组织中的等温线。
[0042] 图9示出气管处理装置和食管处理装置。
[0043] 图10为处理系统的等距视图。
[0044] 图11为沿线11-11所取的气管导管的截面图。
[0045] 图12为沿线12-12所取的气管导管的截面图。
[0046] 图13为电极组件的等距视图。
[0047] 图14为沿线14-14所取的图13的电极组件的截面图。
[0048] 图15为处理系统的局部截面图，其中导管伸出递送装置。
[0049] 图16为就位的能量递送组件的侧视图，其中流体流过能量发射器组件。
[0050] 图17为就位的能量递送组件的截面图，其中流体流过可展开的部件。
[0051] 图18为能量递送组件的截面图，其中流体流入可展开部件。
[0052] 图19为消融组件的正视图，其中流体流过能量发射器组件。
[0053] 图20为邻近软骨环的电极的侧视图。
[0054] 图21为位于软骨环之间的电极的侧视图。
[0055] 图22为具有一对电极的消融组件的等距视图。
[0056] 图23为具有三个电极的消融组件的等距视图。
[0057] 图24A为个体中的处理系统以及食管装置的示意图，该处理系统采用单极电极进 行肺部处理。
[0058] 图24B为采用单极电极进行处理的本发明实施方式的示意图。
[0059] 图25A为个体中的气管装置和食管装置的示意图。
[0060] 图25B为采用气管至食管圆周双极电极的实施方式的示意图。
[0061] 图26示出利用图25A和图25B的实施方式可能出现的圆周双极能量分布。
[0062]图27为采用气管至食管双极、前部食管返回电极的实施方式的示意图。
[0063] 图28示出利用图27的实施方式可能出现的双极能量密度分布。
[0064] 图29为采用气管至食管双极、后部绝缘电极的本发明实施方式的示意图。
[0065] 图30示出利用图29的实施方式可能出现的双极能量分布。
[0066]图31A和图31B为采用气管至食管双极电极而没有囊支持的本发明实施方式的示 意图。
[0067] 图32为本发明的示例性的篮实施方式的正视图。
[0068] 图33A和图33B为采用具有圆周电极带的双极线笼的实施方式的示意图。
[0069] 图34A和图34B为采用具有圆周电极带的双极囊的本发明实施方式的示意图。
[0070] 图35为采用具有单气管保护区的气管双极电极的本发明实施方式的示意图。 [0071]图36A为气道中本发明的实施方式的示意图，其采用具有双气管保护区的气管双 极电极。
[0072] 图36B为图36A的气管装置的示意图。
[0073] 图36C为图36A的气管装置的俯视平面图。
[0074] 图37A-图37C为采用处于堆叠环配置的软骨间电极的本发明实施方式的示意图。
[0075] 图38A和图38B为采用处于线圈配置的软骨间电极的本发明实施方式的示意图。
[0076] 图39A和图39B为采用具有卷绕调整元件的软骨间电极的本发明实施方式的示意 图。
[0077] 图40A和图40B为在双极配置下采用具有可调整D形环的软骨间电极的本发明实 施方式的示意图。
[0078] 图41A和图41B为在具有冷却装置的双极配置下采用具有可调整D形环的软骨间 电极的本发明实施方式的示意图。
[0079] 图42为采用食管保护装置的本发明实施方式的示意图。
[0080] 图43为采用具有导电元件的食管保护的本发明的实施方式的示意图。
[0081] 图44为采用具有气体保护剂的远侧闭塞装置的本发明的实施方式的示意图。
[0082] 图45为采用具有气体保护剂和导电元件的远侧闭塞装置的本发明的实施方式的 示意图。
[0083] 图46为采用具有气体保护剂和导电元件的远侧闭塞装置的本发明的实施方式的 示意图，其中示出保护性气体流动。
[0084] 图47为采用多槽同轴微波天线的本发明的实施方式的示意图。
[0085] 图48A为采用单天线微波系统的气管装置的侧视示意图。
[0086] 图48B为图48A的气管装置的示意图。
[0087] 图49为气管装置的侧视图。
[0088] 图50A为具有双天线微波系统的气管装置的侧视示意图。
[0089] 图50B为图53A的气管装置的示意性正视图。
[0090]图51A为具有双天线微波系统的气管装置和食管反射器/保护器的侧视示意图。
[0091] 图51B为图51A的气管装置和食管反射器/保护器装置的正视示意图。
[0092] 图52A为具有微波装置的气管装置的侧视示意图，微波装置具有冷却或耦合套。
[0093] 图52B为图55A的气管装置的正视示意图。
[0094] 图53为位于气管内的气管装置的截面图。
[0095] 图54A为采用具有冷却/耦合元件的微波装置的本发明的实施方式的示意图。
[0096] 图54B示出由图54A的处理系统产生的比吸收率谱。
[0097] 图54C为沿比吸收率观察线的轴向谱的图。
[0098] 发明详细描述
[0099]在本公开中，使用术语破坏、消融、调节、去神经支配。应理解，这些术语概括地涉 及对神经进行的能改变神经活动的任何操作。这可以是信号的完全中断（例如在消融或切 断过程中）或可以是调整（例如通过局