用于神經調制治療的專門化的設備、系統和方法
【專利說明】用于神經調制治療的專門化的設備、系統和方法
相關申請的交叉引用
[0001]本申請要求2013年3月15日提交的當前待審的美國專利申請N0.13/844，618的權益，該專利申請的公開內容通過引用整體結合于此。
技術領域
[0002]本公開涉及神經調制治療，并且更具體地，涉及用于向提供神經調制治療的設備的操作者提供評估和反饋的設備、系統和方法。
【背景技術】
[0003]交感神經系統(SNS)是通常與應激反應相關的主要非自愿的身體控制系統。神經支配組織的SNS纖維存在于人體的幾乎每個器官系統中并且可影響諸如光瞳直徑，腸能動力、和尿量之類的特性。這種調節可適應性地用于在維持體內平衡或使身體準備對環境因素作出快速反應。然而，SNS的慢性激活是可推動許多疾病狀態的演進的常見的適應不良反應。具體而言，腎SNS的過度激活已通過實驗和在人類中被標識為對高血壓的復雜病理生理學、容量超負荷(諸如，心臟衰竭)的狀態、和進行性腎臟疾病的可能的貢獻者。例如，放射性示蹤劑稀釋已經證實患有原發性高血壓的患者的腎去甲腎上腺素(“NE”)溢出率增加。
[0004]心腎交感神經極度活躍可在患有心臟衰竭的患者中特別明顯。例如，經常在這些患者中發現來自心臟和腎臟的夸張NE溢出。升高的SNS激活通常表征慢性和晚期腎病。在患有慢性和晚期腎病的患者中，高于中值的NE血漿水平已被證明是心血管疾病的預測和死亡的若干原因。這對患有糖尿病或對比劑腎病的患者也是正確的。有證據表明，源自患病的腎臟感覺傳入信號是對啟動和維持升高的中樞交感神經流出的主要貢獻者。
[0005]神經支配腎臟的交感神經終止于血管、腎小球旁器、和腎小管。對腎臟交感神經的刺激可導致增加的腎素釋放、增加的鈉(Na+)重新吸收、和腎血流的減少。腎功能的這些神經調節組件在通過提高的交感緊張表征的疾病狀態下被大大刺激并且可能促成高血壓患者的升高的血壓。例如，作為腎交感神經傳出刺激的結果，腎血流和腎小球過濾率的減少很可能是心腎綜合征中的腎功能喪失(即，由于慢性心臟衰竭的進行性并發癥的腎功能不全)的基礎。用于阻礙腎臟傳出交感神經刺激的結果的藥理學策略包括中樞性交感神經藥物、β阻斷劑(旨在減少腎素釋放)、血管緊張素轉換酶抑制劑和受體阻斷劑(旨在阻止由腎素釋放引起的血管緊張素II和醛固酮激活)和利尿劑(旨在對抗腎交感神經介導的鈉和水潴留(retent1n))。然而，這些藥理學的策略有顯著限制，包括有限的療效、依從性問題、副作用及其他。
【附圖說明】
[0006]通過參考以下附圖可更好地理解本公開的許多方面。圖中的部件不一定按比例繪制。相反，重點放在清楚地示出本公開的的原理上。
[0007]圖1為示出了包括根據本技術的實施例配置的治療設備的神經調制系統的局部示意立體圖。
[0008]圖2示出了用根據本技術配置的圖1的治療設備來調制腎神經。
[0009]圖3是描繪了根據本技術的實施例的可結合圖1的系統使用的能量遞送算法的曲線圖。
[0010]圖4是示出了根據本技術的實施例的用于評估血流速度的算法的框圖。
[0011]圖5示出了根據本技術的實施例的用于在出現高阻抗情況時向操作者提供反饋的算法的框圖。
[0012]圖6示出了根據本技術的實施例的用于在出現心臟不穩定時向操作者提供反饋的算法的框圖。
[0013]圖7示出了根據本技術的實施例的用于在出現呼吸不穩定時向操作者提供反饋的算法的框圖。
[0014]圖8為示出了交感神經系統以及大腦如何經由交感神經系統與身體通信的概念圖。
[0015]圖9為示出了神經支配左腎以形成圍繞左腎動脈的腎叢的神經的放大解剖視圖。
[0016]圖1OA和1B分別示出了包括大腦和腎臟的人體以及大腦和腎臟之間的神經傳出和傳入通信的解剖和概念圖。
[0017]圖1lA和IlB為分別示出人的動脈血管和靜脈血管的解剖學視圖。
【具體實施方式】
[0018]本技術一般涉及用于向執行手術(諸如，電和/或熱-誘導的腎神經調制)的臨床醫生或其他執業醫生提供有用評估和反饋的設備、系統和方法(即，致使支配腎臟的神經的神經纖維惰性或不活動或以其他方式在功能上完全或部分減少)。在一個實施例中，例如，反饋涉及預神經調制參數，并且具體地，涉及定制功率遞送。在一些實施例中，可基于定義的標準分析在治療之前和/或期間監測的一個或多個操作參數。此類參數可包括與溫度、阻抗、心率、血流、呼吸情況、患者移動有關的參數和/或其他合適的參數。基于該預神經調制反饋，可選擇最可能向患者提供有效神經調制的一個或多個定制的治療算法。
[0019]本文中參考圖1-11B描述了本技術的若干實施例的具體細節。盡管在本文中描述了關于用于利用基于電極、基于換能器、直接熱能、和基于化學的方法調制腎神經的設備、系統和方法的許多實施例，但除本文中所描述的那些之外的其他應用和其它治療方式也在本技術的范圍之內。此外，本技術的其他實施例可具有與本文所描述的那些不同的配置、部件、或手術。例如，其他實施例可包括本文中所描述的那些以外的附加的元件和特征或沒有本文中所示和所描述的若干元件和特征。為了易于參考，在本公開通篇中，相同的附圖標記用于標識相似或類似的部件或特征，但使用相同的附圖標記不意味著零件應當被解釋為相同的。事實上，在本文中所描述的許多示例中，相同標記的部件在結構和/或功能上是不同的。
[0020]如本文所使用的術語“遠端”和“近端”定義了相對于治療臨床醫生或臨床醫生的控制設備(例如，手柄組件)的位置或方向。“遠端”或“遠端地”可指的是距離臨床醫生或臨床醫生的控制設備較遠的位置或在遠離臨床醫生或臨床醫生的控制設備的方向中。“近端”或“近端地”可指的是在臨床醫生或臨床醫生的控制設備附近的位置或在朝向臨床醫生或臨床醫生的控制設備的方向中。
1.腎神經調制
[0021]腎神經調制是神經支配腎臟的神經的部分或完全失能或其他有效破壞(例如，致使神經纖維惰性或無活性或以其他方式在功能上完全或部分減少)。例如，腎神經調制包括抑制、減少、和/或阻斷沿著支配腎臟的神經纖維(即，傳出/或傳入神經纖維)的神經通信。這種喪失能力可以是長期的(例如，永久的或為期幾個月、幾年、或幾十年)或短期的(例如，為期幾分鐘、幾小時、幾天、或幾星期)。腎神經調制被預期有效地治療通過增加的整體交感神經活動表征的若干臨床情況，并且具體地與中樞交感神經過度刺激相關聯的情況，諸如，高血壓、心臟衰竭、急性心肌梗塞、代謝綜合征、胰島素抗性、糖尿病、左心室肥大、慢性和終末期腎臟疾病、在心臟衰竭中的不適當的液體潴留、心腎綜合征、骨質疏松癥、和猝死，及其他。傳入神經信號的減少有助于交感神經緊張/沖動的全身性減少，以及腎神經調制預期有利于治療與全身交感神經過度活躍或極度活躍相關聯的若干情況。腎神經調制可潛在地有益于由交感神經進行神經支配的各種器官和身體結構。
[0022]熱效應可包括熱消融和非消融熱蝕變(thermal altermat1n)或創口(例如，經由持續加熱和/或電阻性加熱)，以部分或完全地破壞神經傳輸信號的能力。期望的熱加熱效果例如可包括將目標神經纖維的溫度升高至期望閾值以上以實現非消融的熱蝕變，或更高的溫度以上以實現消融熱蝕變。例如，目標溫度可高于身體溫度(例如，大約37°C )但小于大約45°C以用于非消融熱蝕變，或目標溫度可約45°C或45°C以上以用于消融熱蝕變。更具體地，暴露至超過約37°C的體溫但低于約45°C的溫度的熱能可經由對目標神經纖維或灌注目標纖維的血管結構的適度加熱誘發熱蝕變。在其中影響血管結構的情況下，可拒絕對目標神經纖維的灌注，該灌注會導致神經組織壞死。例如，這可誘發纖維或結構中的非消融熱變化。暴露至高于約45°C或高于約60°C的溫度的熱量可經由對纖維或結構的大量加熱誘發熱蝕變。例如，這種更高的溫度可熱消融目標神經纖維或對目標纖維進行灌注的血管結構。在一些患者中，可期望實現熱消融目標神經纖維或血管結構，但小于約90°C、或小于約85°C、或小于約80°C、和/或小于約75°C的溫度。其他實施例可包括將組織加熱至各種其他合適的溫度。不論用于誘導熱神經調制的熱暴露的類型，都預期治療效果(例如，在腎交感神經活動(RSNA)的降低)。
[0023]多種技術可用于部分地或完全地使神經通路喪失能力，諸如支配腎臟的那些神經通路。能量(例如，RF能量、機械能、聲能，電能、熱能等)有目的的施加至組織和/或能量(例如，熱能)從組織的有目的的移除的可誘導在組織的局部區域上的一個或多個期望的熱加熱和/或冷卻效應。組織，例如，可以是腎動脈的組織和腎叢的相鄰區域，這些區域緊密位于腎動脈的外膜內或附近。例如，有目的的能量施加和/或移除可用于實現沿著腎叢的全部或一部分的治療有效的神經調制。
I1.腎神經調制的系統和方法
[0024]圖1示出了根據本技術的實施例配置的神經調制系統10 ( “系統10”)。系統10包括可操作地耦合至控制臺26的血管內治療設備12.治療設備12 (例如，導管)包括具有近端部分18的細長軸16、在近端部分18的近端區域中的手柄34、和遠端部分20。治療設備12進一步包括包括在軸16的遠端部分20處或附近的一個或多個能量遞送元件24 (例如，電極)的治療組件或治療段22。在所示的實施例中，第二能量遞送元件24被以虛線示出以指示本文所公開的系統和方法可與具有一個或多個能量遞送元件24的治療設備一起使用。而且，將理解，雖然僅示出了兩個能量遞送元件24，但治療設備12可包括附加的能量遞送元件24。
[0025]控制臺26可被配置成生成用于經由能量遞送元件(多個)24遞送至目標治療部位的所選形式和/或大小的能量。例如，所述控制臺26可以是配置成生成射頻(RF)能量、脈沖能量、微波能量、光能、超聲能量(例如，血管內遞送的超聲、體外超聲、高強度聚焦超聲(HIFU)、直接熱能、輻射(例如，紅外線、可見光、伽馬)、或另一合適類型的能量的能量發生器。在一些實施例中，神經調制可通過基于化學的治療來實現，包括遞送一種或多種化學品(例如，胍乙啶、乙醇、苯酚、神經毒素(例如，長春新堿))、或被選擇成改變、損壞、或破壞神經的另一合適的試劑。在特定實施例中，控制臺26包括RF發生器，RF發生器可操作地耦合至治療組件22的一個或多個能量遞送元件24。而且，控制臺26可被配置成控制、監測、供應、或以其他方式支持治療設備12的操作。例如，控制機制(諸如，腳踏板32)可連接(例如，氣動連接或電連接)至控制臺26以允許操作者啟動、終止和/或調節能量發生器的各種操作特性，諸如功率遞送。在其他實施例中，控制機構可內置到手柄34中。
[0026]控制臺26可進一步被配置成經由一個或多個自動化控制算法30和/或在臨床醫生的控制下手動地遞送神經調制能量。可在系統10的處理器(未示出)上執行控制算法30以控制功率和能量到治療組件22的遞送。在一些實施例中，可通過一個或多個診斷算法33引導對用于特定患者的控制算法30的選擇，一個或多個診斷算法33在能量遞送之前測量并評估一個或多個操作參數。診斷算法33提供向臨床醫生提供患者特定反饋，患者特定反饋可用于選擇合適的控制算法30和/或修改控制算法30以增加有效神經調節的可能性。以下參照圖3-7描述關于控制和診斷算法30和33的進一步的細節。
[0027]能量遞送元件(多個)24可被配置成獨立地(例如，可以單極方式被使用)、或同時地、選擇性地、或順序地遞送功率，和/或可在元件的任何期望的組合之間(例如，可以雙極的方式被使用)遞送功率。在單極實施例中，中性或分散電極38可電連接至控制臺26并附連至患者的外部(例如，如圖2所示)。而且，臨床醫生可任選地選擇哪些能量遞送元件(多個)24用于功率遞送，以在具有各種形狀或圖案的目標血管內形成高度定制的創口(多個)。在又一其他實施例中，系統10可被配置成遞送其他合適形式的治療能量，諸如，單極和雙極電場的組合。
[0028]系統10可進一步包括控制器42，控制器42具有例如存儲器(未示出)、存儲設備(例如，磁盤驅動器)、一個或多個輸出設備(例如，顯不器)、一個或多個輸入設備(例如，鍵盤、觸摸屏等)和處理電路(未示出)。輸出設備可被配置成將信號(例如，經由連接器28)傳輸至治療設備12以控制到能量遞送元件24的功率。在一些實施例中，輸出設備可進一步被配置成從能量遞送元件24和/或與治療元件12相關聯的任何傳感器獲得信號，傳感器是諸如一個或多個壓力傳感器(多個)、溫度傳感器(多個)、阻抗傳感器(多個)、流量傳感器(多個)、化學傳感器(多個)、超聲傳感器(多個)、光學傳感器(多個)、和其它合適的傳感設備。系統10的指示器40可用作一個或多個輸出設備并且可以是單獨的設備或可替代地與控制臺26和/或手柄34相關聯。指示器40可包括一個或多個LED、配置成產生聲音指示的設備、顯示屏、和/或其他合適的通信設備。在一些實施例中，指