具有可冷却的能量发射组件的递送装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请根据35U.S.C. § 119(e)要求2009年10月27日提交的美国临时专利申请 第61/255, 367号以及2009年11月11日提交的美国临时专利申请第61/260, 348号的权 益。这两个临时专利申请均通过引用整体合并入本文。
[0003] 背景
技术领域
[0004] 本申请通常涉及用于治疗组织的系统、设备和方法，更具体而言，本申请涉及具有 用于激发所需反应的可冷却能量发射组件的递送装置的系统或治疗系统。
[0005] 相关抟术的描沐
[0006] 肺病可能导致诸多对肺部造成不利影响的问题。肺病诸如哮喘和慢性阻塞性肺病 ("C0PD")，可能会导致肺部的气流阻力提高。死亡率、健康相关的成本、由于肺病导致的不 利影响的人口规模都是可观的。这些疾病往往对生活质量造成不利影响。肺病的症状是多 种多样的，但通常包括咳嗽、呼吸困难及气喘。例如，在COPD中，呼吸困难可能会在当进行 一些剧烈的活动，如跑步、慢跑、快走等时被注意到。随着病情的发展，呼吸困难在进行诸如 散步的非剧烈活动时会被注意到。随着时间的推移，COPD的症状可能会伴随着越来越小的 活动量而出现，直到这些症状在所有的时间中都会出现，从而严重地限制人完成正常活动 的能力。
[0007] 肺病经常的特点是气道腔堵塞梗阻、气道壁增厚、气道壁内或周围结构的改变或 以上的组合。气道阻塞可以显着降低肺部的气体交换量从而造成呼吸困难。气道腔的堵塞 可由过度的腔内粘液或水肿液体或两者引起。气道壁增厚可能是由气道平滑肌过度收缩、 气道平滑肌肥大、粘液腺增生、炎症、水肿或以上的组合引起。气道周围的结构变化，如肺组 织本身破坏，可能导致气道壁的径向收缩的丧失和随后的气道狭窄。
[0008] 哮喘的特征为气道平滑肌收缩、平滑肌肥大、粘液分泌过多、粘液腺增生和/或气 道的炎症及肿胀。这些异常是局部炎性细胞因子（由位于气道壁内或附近的免疫细胞在局 部释放的化学物质）、吸入的刺激物（如，冷空气、烟雾、过敏原或其他化学物质）、全身激素 (血液中的化学物质，如抗炎皮质醇和兴奋剂肾上腺素）、局部神经系统输入（完全包含在 气道壁中的能够产生平滑肌细胞及粘液腺的局部反射刺激的神经细胞）以及中枢神经系 统输入（从大脑通过迷走神经向平滑肌细胞及粘液腺传导的神经系统信号）的复杂相互影 响的结果。这些条件往往会导致广泛的临时组织改变和最初的可逆性气流阻塞，这些最终 可能导致永久性组织改变和永久性气流阻塞，这使得哮喘患者呼吸困难。哮喘可以进一步 包括通过显著增加气流阻力的超反应气道平滑肌收缩而引起的气道进一步变窄的急性发 作或攻击。哮喘症状包括反复发作的呼吸困难（例如，气短或呼吸困难）、气喘、胸闷和咳 嗽。
[0009] 肺气肿是慢性阻塞性肺病的一种类型，其特征为肺部气道周围或邻近的肺组织的 改变。肺气肿涉及肺组织（如肺泡组织，诸如如肺泡囊）的破坏，这导致气体交换的减小以 及周围肺组织施加气道壁的径向收缩的减小。遭到破坏的肺泡组织留下过大的空域，在这 里缺乏肺泡壁和肺泡毛细血管并因此导致气体交换失效。空气"被困"在这些较大的空域 中。这种"被困"的空气可能会导致肺的过度膨胀并在胸的范围中限制了富含氧气的空气的 内流和健康组织的正常功能。这导致了显著的呼吸困难，并可能导致血液中氧水平降低和 二氧化碳水平升高。即使在健康个体中，这种类型的肺组织破坏作为正常老化过程的一部 分而发生。不幸的是，暴露于化学物质或其他物质（如烟草烟雾）可显著加快组织损伤或 破坏的速度。气道阻塞可进一步增加呼吸困难。径向收缩的减弱可能引起气道壁变得"松 弛"，这样在呼气时气道壁部分地或完全完全塌陷。肺气肿患者可能无法向肺外呼出空气， 这是由于呼气时的这种气道塌陷及气道阻塞。
[0010] 慢性气管炎是COPD的一种类型，其特征为气道平滑肌收缩、平滑肌肥大、粘液分 泌过多、粘液腺增生和气道壁炎症。与哮喘类似，这些异常是局部炎性细胞因子、吸入刺激 物、全身激素、局部神经系统和中枢神经系统的复杂相互作用的结果。与其中呼吸阻塞很大 程度上是可逆的哮喘不同，慢性支气管炎的气道梗阻主要是慢性且永久性的。通常对于慢 性支气管炎患者，呼吸是困难的，这是因为气短、气喘、胸闷以及粘液导致的咳嗽的慢性症 状。
[0011] 不同的技术可以用来评估肺病的严重程度和进程。例如，肺功能测试、运动能力和 生活质量问卷被经常用来评价受试者。肺功能检查涉及基本的生理肺参数的客观和可重复 性的测量，如总气流、肺容积和气体交换。用于评估慢性阻塞性肺病的肺功能测试指标包括 1秒用力呼气体积（FEVl)、用力肺活量（FVC)、FEV1与FVC的比值、总肺活量（TLC)、气道阻 力和动脉血气体测试。FEVl是患者肺部完全充满空气时开始的用力呼气第一秒内所呼出的 空气体积。FEVl也是发生在用力呼气的第一秒内的平均流量。此参数可用于评估和确定是 否存在任何气道阻塞和影响。FVC是患者肺部完全充满空气时开始的用力呼气第一秒内所 呼出的空气总体积。FEV1/FVC是在第一秒内用力呼出时所呼出的全部气体的一部分。在 给予至少一种支气管扩张剂后，FEV1/FVC比值小于0. 7,这确定了 COPD的存在。TLC是当 肺部完全充满时肺中气体的总量，并且TLC在阻塞性肺病患者的肺内捕获空气时可能会增 加。气道阻力被定义为肺泡与口之间的压力梯度与肺泡与口之间的气流速度的比。同样， 一个给定的气道的阻力被定义为经过该给定气道的压力梯度与经过该气道的气流的比。动 脉血液气体测试测量血液中的氧气的量和二氧化碳的量，并是评估肺部和呼吸系统将氧气 从空气中带入血液并将二氧化碳从血液带出体外这种能力的最直接的方法。
[0012] 运动能力测试是对患者执行活动的能力的客观且可重复的检测。六分钟步行试验 (6MWT)是一种运动能力测试，其中患者在6分钟内在平坦的表面上尽可能多地行走。另一 种运动能力测试涉及测量患者的最大运动能力。例如，医生可以测量患者在踏车测力计上 能够产生的功率的量。患者可呼吸30%的氧气且工作负载可以每3分钟增加5-10瓦。
[0013] 生活质量问卷评估患者的整体健康和幸福。圣乔治呼吸问卷是一种生活质量问 卷，其包括75个问题，旨在衡量阻塞性肺病对总的健康状况、日常生活和感知幸福的影响。 肺病的治疗效果可以使用肺功能测试、运动能力测试和/或问卷进行评估。可以在这些测 试和/或问卷的结果的基础上修正治疗方案。
[0014] 诸如支气管热整形术的治疗涉及通过消融肺内众多支气管分支的气道壁来破坏 平滑肌张力，由此消除肺部气道壁中的平滑肌和神经。治疗的气道无法顺利应答吸入的刺 激物、全身激素以及局部和中枢神经系统输入。不幸的是，在气道壁的平滑肌张力和神经 的这种破坏由此可能会对肺性能产生不利影响。举例来说，吸入的诸如烟雾或其他毒性物 质的刺激物，通常刺激肺刺激性受体以产生咳嗽和气道平滑肌收缩。消除气道壁中的神经 去除了局部的神经功能和中枢神经输入，从而消除了肺通过强烈咳嗽来呼出毒性物质的能 力。消除气道平滑肌张力可能消除呼吸道的收缩能力，从而允许诸如毒性物质的有害物质 更深地渗透入肺中。
[0015] 哮喘和coro是严重的疾病，其患者越来越多。目前的处理技术，包括处方药，既不 完全成功也非无副作用。此外，许多患者不遵守其药物处方剂量规范。因此，需要提供能够 改善气流阻力而不需要患者依从性的治疗。
[0016] 简要说明
[0017] 在一些实施方案中，治疗系统可以穿过气道（例如肺根的右和左主支气管以及肺 中更远端的气道），以治疗多种肺部症状、状况和/或疾病，包括但不限于哮喘、C0PD、阻塞 性肺病或能导致肺中气流阻力增加的其他疾病。可伸缩消融组件可以方便地通过气道。消 融组件的能量发射器组件能够治疗一个或多个靶位点而不会对非靶向位点进行治疗。即使 主支气管、肺叶支气管、肺段支气管或亚段支气管的目标解剖学特征（例如神经、腺体、膜 等）受到治疗，非靶向的解剖学特征也基本上不变。例如，治疗系统可以破坏位于靶位点的 神经组织而不对非靶位点造成任何显著程度的破坏，非靶向组织在处理后能保持其功能。 能量发射器组件是可冷却的以避免或限制对非靶向组织的破坏。
[0018] 在一些实施方案中，用于治疗个体的系统包括递送装置，其被设置成沿着支气管 树的气道腔移动。递送装置能够形成损伤以减弱由神经组织（诸如神经干的神经组织）传 导的信号，同时不对非靶向特征（诸如气道的内表面或平滑肌）造成任何显著程度的不可 逆的破坏。递送装置可以包括具有至少一个消融组件的远端。
[0019] 在一些实施方案中，消融组件能够从用于递送的低级配置向用于治疗靶区域组织 的展开配置移动。消融元件能够被启动以消融组织。每个消融元件可以包括可操作用于输 出超声、电能、和/或射频（RF)能量的一个或多个电极。在某些实施方案中，每个电极为流 体可冷却的电极。
[0020] 在其它实施方案中，递送装置为具有可伸缩能量发射器组件的导管。可张开元件 或其它偏置元件向气道壁按压能量发射器组件。能量发射器组件递送能量至靶组织。在某 些实施方案中，能量发射器组件和可张开元件同时张开。在其它实施方案中，在能量发射器 组件展开之前或之后，张开所述可张开元件。
[0021] 在一些实施方案中，方法包括破坏第一主支气管的神经组织，从而基本上防止神 经系统信号传导至与所述第一主支气管连接的几乎所有的远端支气管分支。在一些实施方 案中，治疗第一主支气管远端的大部分或全部的支气管分支。在某些实施方案中，受破坏的 神经组织位于支气管分支在其中延伸的气管和肺之间。所述方法还可以包括破坏第二主支 气管的神经组织，从而基本上防止神经系统信号传导至与所述第二主支气管连接的几乎所 有的远端支气管分支。
[0022] 至少一些实施方案能够通过使用射频消融产生损伤来切断肺支气管的神经。消融 贯穿右和左主支气管外部的神经干能有效地将衬在肺气道内部的气道平滑肌和位于气道 的产粘液腺体与迷走神经和中枢神经系统断开。如果发生这种情况，则气道平滑肌松弛，且 粘液产生下降。这些变化降低疾病状态（诸如coro和哮喘）下的气道阻塞。降低的气道 阻塞使呼吸更容易，这能够改善患者的生活质量和健康状况。
[0023] 使用差别温度控制能够使损伤成形并改变。差别温度控制可以包括独立冷却递送 装置的不同元件，诸如消融组件、可张开元件或能量发射器组件。差别冷却用于使损伤深度 增加或最大化。在一些方法中，神经组织和其它结构（例如，邻近的组织结构，器官或病变 组织，诸如癌性肿瘤或非癌肿瘤等）为靶区域的一部分。此外或可选地，差别冷却可以用来 控制（例如，限制或最小化）或消除浅层或表面组织破坏。
[0024] 能够在靶区域形成损伤。靶区域可以包括但不限于神经组织（例如，迷走神经组 织、神经干等）、纤维组织、病变或异常组织（例如，癌组织、炎性组织等）、心肌组织、肌肉组 织、血液、血管、解剖学特征（例如，膜、腺体、纤毛等），或其它目标位点。在RF消融中，当 RF电流通过组织时，由于组织电阻而产生热量。组织电阻产生的功率消耗等于电流平方乘 以组织电阻。为消融深部组织，如果不采用主动冷却，RF电极和深部组织之间的组织会变 热。电极冷却可用来使电极附近的组织保持在导致细胞死亡或破坏的温度以下，从而保护 组织。例如，冷却能够防止或限制在电极-组织界面处的过热。过热（例如，组织温度在 95°C到约IKTC以上）能够导致形成凝块、组织脱水、组织炭化和蒸汽爆发式出气。这些影 响可能导致组织电阻提高和传递入组织中的射频能量降低，从而限制有效的RF消融损伤 深度。使用主动冷却显著可以产生更深的组织损伤。用于主动冷却的冷却剂的温度为可以 为约〇°C到约24°C。在一些实施方案中，冷却剂和电极在至少约3毫米的治疗深度产生损 伤。在一些实施方案中，在约3毫米至约5毫米的深度形成损伤以破坏神经组织。
[0025] 在一些实施方案中，传感器用于监控温度、膨胀压力、冷却剂流速、组织阻抗或其 它目的参数。来自传感器的反馈能够用来调节递送到一个或多个电极的功率。可以调整输 出的能量以记录组织中能够改变局部阻抗的局部变化，因此避免了可能导致不想要的热点 的过度加热。损伤也能够独立于区域组织特点而形成。
[0026] 在一些实施方案中，递送装置包括消融组件和可展开元件，所述可展开元件从收 缩状态可移动至张开状态，从而使能量发射器组件消融组件的组织接触部分与组织（诸如 气道壁、心脏组织等）接触。
[0027] 在一些实施方案中，能量发射器组件被设置成能输出能量以消融支气管树的靶组 织，并且冷却剂能够通过所述能量发射器组件流动以便冷却能量发射器组件的组织接触部 分。冷却区段被设置成含有冷却剂并可移动至与气道壁接触，以便当能量从能量发射器组 件输出时，冷却能量发射器组件的组织接触部分附近的组织。可展开元件被设置成含有冷 却剂，使得当可展开元件处于张开状态，并且消融组件与气道壁接触时，冷却剂能够冷却能 量发射器组件和可展开元件，从而限制或防止破坏位于消融组件和靶组织之间的组织。长 型杆件与消融组件连接并向消融组件提供冷却剂流和从消融组件接收冷却剂。
[0028] 控制器能够与流体递送系统通讯连接并与消融组件的传感器通讯连接。控制器被 设置成基于来自传感器的至少一个信号来控制流体递送系统。控制器被设置成执行至少一 个差别冷却程序，从而以与第二流体的温度显著不同的温度递送第一流体。温度差异可以 为至少约 5°C、10°C、20°C或 30°C。
[0029] 在某些实施方案中，递送装置包括消融组件和可展开元件，所述消融组件包括能 量发射器组件，所述能量发射器组件被设置成输出能量以消融支气管树的靶组织，并且冷 却剂能够通过能量发射器组件流动，以便冷却能量发射器组件的组织接触部分，并且所述 可展开元件从收缩状态可移动至延展状态，从而使能量发射器组件的组织接触部分与支气 管树的气道壁接触。冷却区段被设置成含有冷却剂并可移动至与气道壁接触，以便当能量 从能量发射器组件输出时，冷却能量发射器组件的组织接触部分附近的组织。长型杆件与 消融组件连接。冷却剂能够通过杆件流向消融组件。
[0030] 在一些实施方案中，递送装置包括消融组件，消融组件包括被设置成输出能量以 消融气道靶组织的电极。电极在第一方向和第二方向之间是可移动的，在第一方向上电极 沿着气道轴向延伸，在第二方向上整个电极安装在气道的邻近的软骨环之间的空间内。
[0031] 在一些实施方案中，递送装置包括在收缩状态和张开状态之间可移动的可展开元 件。软骨间能量发射器组件环绕可展开元件的至少一部分。能量发射器组件的至少一部分 相对于处于张开状态的可展开元件是可移动的，从而促使能量发射器组件的电极处于支气 管树气道壁的邻近软骨环间。
[0032] 在其它实施方案中，递送装置包括消融组件，消融组件包括能量发射器组件和可 膨胀冷却囊。能量发射器组件包括冷却通道。可膨胀冷却囊包括冷却室。长型杆件被设置 成独立地向冷却通道递送第一流体并且向冷却室递送第二流体。
[0033] 递送装置包括长型杆件和与长型杆件连接的消融组件。在一些实施方案中，消融 组件包括电极，电极能够发射消融能量并具有第一端、第二端和位于第一端和第二端之间 的主体。第一端和第二端中的至少一个被消融能量绝缘体覆盖，该绝缘体可以是屏蔽物。
[0034] 治疗系统包括递送装置，递送装置被设置成将能量递送至邻近递送装置的第一组 织表面以破坏组织的靶区域，使得界定靶区域最大横截面宽度的靶区域部分与第一组织表 面分呙。
[0035] 治疗个体的方法包括通过位于个体气道中的能量发射器组件的接收口移动递送 装置的冷却元件。冷却元件张开到能量发射器组件的至少一部分位于冷却元件和气道壁间 的位置。从能量发射器组件递送能量以消融气道壁内的组织，同时冷却剂通过张开的冷却 元件和能量发射器组件流动。
[0036] 治疗个体的方法包括将消融组件移动入支气管树的气道内。消融组件包括冷却元 件和能量发射器组件。冷却元件张开至气道壁与冷却元件接触。从能量发射器组件递送能 量以破坏沿气道延伸的神经干的神经组织。冷却剂流至与能量发射器组件的至少一部分接 触，同时递送能量以冷却气道壁，从而限制或防止位于受破坏的神经组织和消融组件之间 的组织内的细胞死亡。
[0037] 治疗个体的方法包括将递送装置的消融组件放置在气道中。来自消融组件的电极 的能量破坏神经干的神经组织，使得传输至支气管树的一部分的神经系统信号减弱。通过 消融组件的电极的通道递送冷却剂
[0038] 治疗组织的方法包括从靠近组织的第一表面放置的递送装置将能量递送至组织。 该能量破坏靶区域，使得界定靶区域最大横截面宽度的靶区域部分与第一表面分离。
[0039] 递送能量的方法包括在没有将组织与电极的边缘接触的情况下从所述电极递送 能量，该电极在跨越与组织接触的电极表面具有基本均匀的电压。电极可以包括多个按照 所需顺序独立操作的亚电极。
[0040] 附图简述
[0041] 在附图中，相同的附图标记代表相似的元件或组件。
[0042] 图1展示了肺、血管以及肺附近和肺中的神经。
[0043] 图2展示了根据一个实施方案放置在左主支气管中的腔内的治疗系统。
[0044] 图3展示了从放置在左主支气管中的递送装置延伸出的递送设备。
[0045] 图4为支气管树的气道以及沿着气道腔放置的部分张开的消融组件的剖视图。
[0046] 图5为当气道的平滑肌收缩且粘液在气道腔中时，环绕部分张开的消融组件的气 道的剖视图。
[0047] 图6为组织深度相对于组织温度的曲线图。
[0048] 图7为气道中的消融组件的侧视图。
[0049] 图8为根据一个实施方案的递送装置的等距视图。
[0050] 图9为沿着图8的线9-9绘制的长型体的剖视图。
[0051] 图10为图9的递送装置的正视图。
[0052] 图11为消融组件的左侧的正视图。
[0053] 图12为图11的消融组件的右侧的正视图。
[0054] 图13为沿着图11的线13-13绘制的剖视图。
[0055] 图14为电极组件的等距视图。
[0056] 图15为沿着图14中的线15-15绘制的电极组件的剖视