(57)【要約】【課題】左心房の心臓内カテーテルアブレーション中の食道瘻形成を防止するための信頼性のあるシステム、方法及びデバイスを提供すること。【解決手段】本発明は、左心房の心臓アブレーション中に左心房の後壁と食道との間にガス状ポケット又は気腫を作成するために低侵襲性カテーテルを通して二酸化炭素を経中隔的に送達するためのシステム、デバイス及び方法に関する。このガスで膨張した組織のポケットは、アブレーション中に食道を左心房から断熱して熱的に分離し、食道損傷及び心房食道瘻の形成を防止する機能を果たす。本システムは、針ベースのカテーテルアセンブリを通して所望の場所にガスを正確に送達するための制御システムを含む。【選択図】図１
2020131029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステムであって、
患者の食道を通して導入するように構成された経食道カテーテルであって、針送達デバイスと、関連する針と、固定機構と、を含む、経食道カテーテルと、
前記経食道カテーテルを通して前記針にガスを送達するように構成されたガス供給源であって、前記経食道カテーテルの近位端に接続されている、ガス供給源と、
前記ガス供給源から前記針までの前記ガスの圧力及び流量を調整するように構成されたフィードバック制御システムと、を備える、カテーテルベースのシステム。
【請求項２】
前記針送達デバイスは、前記食道の壁部を通して、前記針を前記線維脂肪組織内に展開させ、かつ前記線維脂肪組織から後退させるように構成されている、請求項１に記載の、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステム。
【請求項３】
前記固定機構は、前記経食道カテーテルを前記食道内の所定の位置に固定する、請求項２に記載の、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステム。
【請求項４】
前記固定機構は、前記食道内で展開可能なバルーンを備える、請求項３に記載の、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステム。
【請求項５】
前記針は、前記バルーンの近位で展開可能である、請求項４に記載の、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステム。
【請求項６】
針付勢構成要素を更に備える、請求項４に記載の、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステム。
【請求項７】
前記針は、前記針付勢構成要素を介して前記バルーンの遠位で展開可能である、請求項６に記載の、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステム。
【請求項８】
針の位置及び送気を判定するための手段を更に備える、請求項４に記載の、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステム。
【請求項９】
前記針の位置及び送気を判定するための手段は、三次元位置センサを備える、請求項８に記載の、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、米国特許仮出願第６２／６３１３５９号（２０１８年２月１５日出願）の利益を主張する、米国特許出願第１６／１２７，４６１号（２０１８年９月１１日出願）の一部継続出願である。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、食道損傷及び瘻形成を防止するためのシステム、方法、及びデバイスに関し、より具体的には、左心房の心臓内カテーテルアブレーション後の食道損傷及び瘻形成を防止するためのシステム、方法、及びデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
心不整脈及び心房細動は、特に老年人口では、一般的かつ危険な内科疾患として根強く残っている。正常な洞律動を有する患者では、心房、心室、及び興奮伝導組織からなる心臓は、電気的に興奮して、同期的な、パターン化した形で拍動する。心不整脈を有する患者では、心組織の異常な領域は、正常な洞律動を有する患者のように、正常に伝導性である組織と関連する同期拍動周期に従わない。これに対して、心組織の異常領域では隣接組織への異常な伝導が行われ、これにより心臓周期が乱れて非同期的な心律動となる。こうした異常伝導は、例えば、房室（ＡＶ）結節及びヒス束の伝導経路に沿った洞房（ＳＡ）結節の領域、又は心室及び心房の壁を形成する心筋組織など、心臓の様々な領域で生じることがこれまでに知られている。
【０００４】
心房細動は、数百万の米国人に影響を及ぼす。心房細動を有する患者は、脳卒中、心臓発作、下肢喪失、及びその他の有害事象を患うリスクが著しく増加している。心臓内カテーテルアブレーションは、心房細動を治療するための主要な治療法として浮上している。左心房に瘢痕組織の全層線を作成することにより、心房細動を維持するのに必要な電気的活動のカオス波が分離され、患者の心臓のリズムが規則正しいまとまったものに変換される。瘢痕組織の線は全層でなければならず、すなわち、心臓の心内膜から心房壁の全層を通して心外膜まで延在していなければならない。瘢痕組織がほんの部分的な厚さである場合でも、電波は、瘢痕の周りを伝播する可能性がある。
【０００５】
Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒは、心房細動の治療分野における世界的リーダーである。Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ  ＣＡＲＴＯ（登録商標）３システムは、心房の正確なマッピング、アブレーションカテーテルによる心房内のナビゲーション、及び全層損傷の生成を可能にする。Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒのシステムが高度化されたにもかかわらず、食道損傷及び時折の心房食道瘻の術後発達を回避することは、依然として困難である。この合併症は、口又はより正確には咽頭を胃に接続する嚥下管である食道と左心房の後壁とが近接しているために生ずる。
【０００６】
心房細動を変換するのに最も効果的であると識別されている左心房瘢痕のパターンを作成するとき、左心房の後壁を横切って横方向に延びる線を作成することが必要である。この線の作成中に、食道が傷つくことがある。通常、手順の間に食道が損傷したことを示唆する兆候がないので、これは特に問題である。典型的な症状は、原因不明の軽度の発熱又は小さな発作を伴う、「成功した」アブレーションの２週間後に再発した患者のそれである。更に調査すると、患者は、心内膜炎、食道内容物の心臓への排液から生じる、心臓及び心臓内層の感染症を発症していること、又は患者が、左心房に入った食道内腔から小さな気泡の発生から生じる発作を有していることが明らかにされている。症状にかかわらず、心房食道瘻又は異常な通路の発達は、潜在的に深刻な合併症である。危機を回避することになるならば、患者は、一般に主要な胸部手術を受けなければならない。
【０００７】
心房細動を正常なまとまったリズムに変換するためのカテーテルアブレーションでは、左心房全体に所定のパターンで全層線の瘢痕組織をうまく作成する必要がある。必然的に、線のうちの１つが、左心房と食道とがごく近接している後壁を横切る。かなりの割合の症例では、この熱傷の発生中に食道が誤って損傷を受け、その結果（０．５％〜１．５％）、左心房から食道瘻の遅延形成（約２週間後）をもたらす。熱傷が左心房壁の全層を含まない場合、治療は、成功する可能性が低い。電流は、依然として、生体心筋の部分的な厚さを通って移動することがあり、心房細動は持続する。この合併症に対する認識の高まりにより、電気生理学者は、後壁を横切るときに組織を激しくアブレーションすることが少なくなり、結果として規則正しいリズムへの正常な変換から利益を得る患者が少なくなる。電気生理学者の間では、この潜在的な合併症の危険性なしに左心房の積極的な治療を可能にするために解決策が必要であるというコンセンサスがある。
【０００８】
その他のものは、提案解決策を有する。２つの主なタイプは：１）電気生理学者が後部熱傷をより激しく生じさせることができるように、食道を左心房の後壁から引き離すために、成形バルーン、ロッド、又はニチノール構造を利用するデバイス、又は２）食道を通過して、温度、インピーダンス、又は他の測定基準を測定し、熱傷しても安全である場合とそうでない場合を、電気生理学者に知らせる、若しくはアブレーション中に食道が温まると、電気生理学者がすぐに停止させることができるデバイス、である。
【０００９】
最初のタイプの課題は、電気生理学者が食道を操作する必要性、彼らが通常あまり慣れていないこと、及び食道を動かすことに関する課題を含む。食道と左心房の２つの構造は、気密空間内で互いに直接隣接している。食道を左心房から引き離すと、心房は、食道と一緒にいくらか引き寄せられる。更に、食道内腔からそこに牽引力を加えることによって食道を引っ張ろうとしている間の食道損傷が報告されている。これらの損傷は、外科的治療が必要な場合がある時折の食道血腫を含む。
【００１０】
食道温度監視の課題は、その反応性を中心にしている。この監視は、電気生理学者が食道内腔の温度が上昇したことを判定することを可能にするだけであり、これは食道壁への熱侵害が既に起こっていることを示している。この測定により、電気生理学者は直ちに熱傷を停止させ、そうすることで熱暴露の程度を制限することができるが、この測定は、そのような傷害が起こるのを防止するのに役に立たない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、左心房の心臓内カテーテルアブレーション中の食道瘻形成を防止するための信頼性のあるシステム、方法及びデバイスが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、システム（複数可）、方法（複数可）及びデバイス（複数可）に関し、ここでは、食道と左心房の後壁との間に位置する結合組織の層に十分な量の二酸化炭素ガスが注射され、意図的に左心房に全層の熱傷を生じさせる一方で、食道への熱的損傷を防止する保護的断熱層を作り出す。本発明は、上で簡単に説明した従来技術に関連するある数の制限を克服する。
【００１３】
一態様によれば、本発明は、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステムに関する。システムは、患者の食道を通して導入するように構成された経食道カテーテルであって、針送達デバイスと、関連する針と、固定機構と、を含む、経食道カテーテルと、経食道カテーテルを通して針にガスを送達するように構成されたガス供給源であって、経食道カテーテルの近位端に接続されている、ガス供給源と、ガス供給源から針までのガスの圧力及び流量を調整するように構成されたフィードバック制御システムと、を備える。
【００１４】
二酸化炭素の送気は、これらの他のアプローチとは異なり、食道の周りに断熱スリーブを作成し、事実上、食道を後左心房壁から隔離する。参考文献「Ａｎａｔｏｍｉｃ  Ｒｅｌａｔｉｏｎｓ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  ｔｈｅ  Ｅｓｏｐｈａｇｕｓ  ａｎｄ  Ｌｅｆｔ  Ａｔｒｉｕｍ  ａｎｄ  Ｒｅｌｅｖａｎｃｅ  ｆｏｒ  Ａｂｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｔｒｉａｌ  Ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ」Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ  ２００５；１１２：１４００−１４０５は、食道と左心房との間に介在する線維脂肪組織の量及び厚さに関する不均一性について記載している。解剖した死体のほぼ半分で、厚さは５ｍｍ未満である。二酸化炭素がこの線維脂肪層に注射されると、組織は膨張し、ガスを注入した固形組織を示す用語である「気腫性」となる。医学以外の世界で最もよく似た例は、綿菓子又はマシュマロなどの食品である。各々は、室内又は周囲の空気を注入することによって容積が増加している少量の砂糖から作られている。糖の密度は１．６ｇ／ｃｍ３であり、マシュマロの密度は約０．４ｇ／ｃｍ３である。空気が浸透することで、容積が４倍に増える。同様に、綿菓子の密度は０．００５ｇ／ｃｍ３である。それは、９９パーセント以上の空気である。綿菓子が、エネルギー効率の良い家を建てるときに住宅建築者が使う断熱物のように見えるのも偶然ではない。閉じ込められたガス、つまりわずかな風又は動きで自由に吹き飛ばされないガスは、優れた断熱材である。それが、なぜＳｔｙｒｏｆｏａｍ（登録商標）が断熱性に優れているのか（ポリスチレンにガスが注入されているのか）、そしてなぜ毛皮のコートと羽毛のジャケットがとても暖かいのかを説明する。閉じ込められたガスは、優れた絶縁体として作用する。
【００１５】
本発明によれば、食道から後左心房壁を分離する３ｍｍ〜６ｍｍの線維脂肪組織の層は、食道を囲み、適切な断熱を提供する、ガスが注入された組織のより厚い層に変換され、それによって損傷を受けるのを防止する。二酸化炭素の水溶性を生かすために、空気の代わりに二酸化炭素が利用されている。二酸化炭素はこの点に関して空気のように作用するが、二酸化炭素が左心房に直接注射されても悪影響はないので、これは二酸化炭素が絶縁体として機能する能力には影響を与えない。二酸化炭素は、非常に水溶性であり、加圧したときに容易に溶液に溶ける。二酸化炭素は、二酸化炭素ガス塞栓症を発生させる可能性が非常に低いため、３ｍＬ／ｋｇ未満の投与量で左心房内で使用するのが安全である。頭蓋循環系に導入された３ｍＬ／ｋｇ未満の二酸化炭素の投与量は神経毒性を伴わずに許容されるが、頭蓋系に塞栓性発作を引き起こす可能性が存在することに注意することが重要である（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｎｃｂｉ．ｎｌｍ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ｐｍｃ／ａｒｔｉｃｌｅｓ／ＰＭＣ４６０３６８０／）。ガスが注射されているため、利用される針は十分に小さく、例えば、およそ２７ゲージの針であってもよく、その結果、左心房又は食道が損傷する危険性は本質的には存在しない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明の上述及び他の特徴と利点は、添付図面に示されるような、本発明の好ましい実施形態の以下のより具体的な記載から明白となるであろう。
【図１】本発明による、心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するための例示的システムのブロック図表示である。
【図２】本発明による例示的カテーテルシステムの近位部分の図表示である。
【図３】本発明による注入カテーテルの例示的なＴｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁部分の図表示である。
【図４Ａ】本発明による第１の例示的なカテーテルシステムの遠位部分の図表示である。
【図４Ｂ】本発明による第１の例示的なカテーテルシステムの遠位部分の図表示である。
【図４Ｃ】本発明による第１の例示的なカテーテルシステムの遠位部分の図表示である。
【図４Ｄ】本発明による第１の例示的なカテーテルシステムの遠位部分の図表示である。
【図５】本発明による第２の例示的カテーテルシステムの遠位部分の図表示である。
【図６】本発明による生体構造の様々な領域についての流量対針侵入深さのグラフ表示である。
【図７】本発明による生体構造の様々な領域についての電圧対針侵入深さのグラフ表示である。
【図８Ａ】本発明による、膨張していないバルーン及び展開されていない針を有する、第１の例示的な経食道カテーテルの図表示である。
【図８Ｂ】本発明による、膨張したバルーン及び展開された針を有する、第１の例示的な経食道カテーテルの図表示である。
【図９Ａ】本発明による、膨張していないバルーン及び展開された針を有する、第２の例示的な経食道カテーテルの図表示である。
【図９Ｂ】本発明による第２の例示的な経食道カテーテルの針付勢構成要素の詳細断面図の図表示である。
【図９Ｃ】本発明による経食道カテーテルの針の第１の図の図表示である。
【図９Ｄ】本発明による経食道カテーテルの針の第２の図の図表示である。
【図１０】本発明によるインジケータホイールの図表示である。
【図１１】本発明による送気プロセスのフロー図である。
【図１２】本発明による経食道カテーテルのスライダ機構の図表示である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、左心房の心臓内アブレーション中の意図しない熱分散による食道瘻又は食道組織損傷の形成を防止又は最小化するためのシステム（複数可）、方法（複数可）及びデバイス（複数可）に関する。本発明では、二酸化炭素を、食道から後左心房壁を分離する線維脂肪組織に注射又は注入して組織を拡張し、それらの間に断熱層を形成する。二酸化炭素を注入した組織絶縁層を所定の位置に配置した状態で、食道を損傷し食道瘻を形成する危険性を最小限に抑えながら、カテーテルアブレーションを利用して全層瘢痕組織を作成することができる。以下に示す実験の説明は、本発明の概念の実現可能性及び有効性を実証する。
【００１８】
大動脈アクセスを得ることを容易にするために、大腿静脈から右心房まで挿入されたカテーテルを通して、そして右心房壁を通して心膜内に二酸化炭素を安全に注射することができることを実証するために、８匹の動物による試験を行った。本研究は、二酸化炭素が生物学的組織に安全に注射される可能性があることを示した。この研究はまた、二酸化炭素が、溶解性、低粘度、放射線透過性及び優れた断熱性及び電気絶縁性などの、空気に対して多くの利点を提供することを実証した。より具体的には、窒素よりも５４倍可溶性が高く、酸素よりも２８倍可溶性が高い二酸化炭素は、典型的には２時間未満で再吸収され、大量の場合でさえも、その水への溶解性により、ガス塞栓をもたらす可能性は極めて低い。二酸化炭素は粘度が低く、３３ゲージ針と同じくらい小さい針を通過することができる。このサイズの針からの穿刺は、全身性ヘパリンの存在下でさえも、取り除いた後ほぼ直ぐにシールし、それによって合併症の可能性を減少させる。二酸化炭素はまた、Ｘ線透視下で可視であり、それにより、Ｘ線透視下で食道の輪郭を作成することによって、成功した送気の可視的確認を可能にする。最後に、二酸化炭素は優れた電気的及び熱的絶縁体であり、これはまさに心臓内カテーテルアブレーション中に食道を保護するために必要とされるものである。
【００１９】
８匹の動物試験の後に、２つの別々の急性動物実験が続いた。各々において、ブタの食道は、左開胸術を通して露出された。食道は、ブタの左心房の後ろを通らないので、保護バリア層を作成するための二酸化炭素注射の実現可能性の指標として食道近傍組織を直接観察することが可能であった。二酸化炭素源を栓に接続し、これにより２７ゲージ針に接続された６０ｃｃ注射器に純粋な二酸化炭素を充填することができた。二酸化炭素を食道周囲の軟組織に注射した。二酸化炭素は、食道周囲の軟組織を通して直ちに切開され、気腫（二酸化炭素注入組織）を作成することにより線維脂肪層の厚さを増した。二酸化炭素は、食道の周囲全体に組織を通して注入され、食道が露出される限り頭部及び尾部に向かって追跡された。バリア層の厚さは、内部を通って切断することによって実証された。ガス注入した組織の厚さは、食道の周りの輝いたハロとして現れて、Ｘ線で見ることができた。二酸化炭素気腫の周囲の性質により、食道が脊椎から離れたことも理解されよう。本質的に、二酸化炭素気腫は、食道を他の全ての解剖学的構造から隔離する。
【００２０】
ブタの研究が完了した後、気腫を作成することによって食道の周りに絶縁層を形成することの実現可能性を実証するために、２つのヒトの死体研究が行われた。どちらの死体でも、左心房の後壁を通して１２０ｃｃ（２つの完全な６０ｃｃ注射器）の二酸化炭素を注射することによって簡単な調査が行われた。それぞれの死体にある心臓が解剖されていたので、これも直接視の下で行われた。この研究は、気腫又は分離を作成することによって絶縁層を形成するという概念の実現可能性を実証するための試みであった。後左心房壁を通して切断した後、二酸化炭素を利用した動物実験と同様に、左心房と食道との間に気腫性組織が形成されたことが観察された。
【００２１】
次いで、動物実験を追加の工程で繰り返した。食道温度プローブを利用して、アブレーションカテーテルを使用して食道の外面上に意図的に損傷を作成しながら組織温度を監視した。食道壁のアブレーションは、二酸化炭素が熱エネルギーの伝導に及ぼす影響を知るために、二酸化炭素の送気ありと二酸化炭素の送気なしの両方で行った。
【００２２】
これらの評価では、食道は、大きな左開胸術を通して露出された。Ｘ線誘導下で多極温度プローブをブタの口を通して食道下に置いた。アブレーションカテーテルを食道の外面に直接適用し、アブレーション電極をＸ線によって温度センサの１２個の極のうちの１つと整列させた。次に、アブレーションカテーテルを通電させた。測定された温度は、３６．６℃のベースライン温度からほぼ即座に上昇し始め、５秒未満で０．２℃の臨界上昇に達した。継続的なエネルギー印加により、温度は、３０秒後に４０℃に上昇した。その後、実験を同じ条件下で繰り返したが、二酸化炭素の送気がプロトコルに追加されたことが唯一の違いであり、後により詳細に説明する。
【００２３】
アブレーション中の食道の断熱を試験するために二酸化炭素を送気する前に、食道周囲空間への注射後に二酸化炭素が所定の位置に留まる期間についての調査が行われた。食道周囲の線維脂肪組織に１２０ｃｃの二酸化炭素を注射した後、組織は即座に二酸化炭素で膨張し、かなり厚くなる。それでも、組織は、約５分後にベースラインの形状に徐々に戻る。この単純な試験から、アブレーション処置中に必要に応じて絶縁層を所定の位置に確実に保持するためには、二酸化炭素を連続的に送気することが好ましいと合理的に推論され得る。
【００２４】
この観察に基づいて、長い静脈内延長チューブに取り付けられた２７ゲージ針を、加圧二酸化炭素の小さなタンクの調整器に直接取り付けた。針が食道周囲の線維脂肪組織に挿入されたとき、以前に観察されたように、それは直ちに膨張した。しかし、二酸化炭素の供給が止まるまで空洞は膨張したままであった。二酸化炭素送達速度は、手元の調整器を用いて可能な限り低くなるように任意に滴定された。
【００２５】
この実験を、アブレーションカテーテル及び温度プローブを用いて（もう一度Ｘ線下で電極を温度センサと整列させて）、同じ電力設定でアブレーション熱傷を行うことを繰り返すと、温度読み取り値は二酸化炭素の注入以前に観察されたものと有意に異なった。３０秒間の連続熱傷の後、温度は３６．６℃から３６．７℃までのわずか０．１℃しか上昇せず、これは二酸化炭素が存在しないときに観察された３．４℃、すなわち３６．６℃から４０．０℃とは対照的であった。したがって、食道を囲む脂肪組織に注射された二酸化炭素は、そのような処置中に食道を断熱した。
【００２６】
わずか１２０ｃｃの二酸化炭素注射又は注入後の食道周囲組織の切開は、食道を円周方向に囲む８ｍｍのシース又は気腫組織の層を明らかにする。この組織は、ガスが注入されており、無線周波数エネルギーと熱の伝導性が低い。この８ｍｍの層は、後左心房壁と食道を互いに押圧して遠ざけ、それにより、食道損傷を恐れずに後左心房壁を横切って攻撃的な熱傷を作成することを可能にする。
【００２７】
この手順を実行するためのシステムは、好ましくは、電気生理学者が利用するのが簡単で、潜在的な心臓内カテーテルアブレーション処置を妨げないものでなければならない。システムは、好ましくは、アブレーションの間、所定の位置に留まり、左心房、食道、又は任意の生物学的組織に損傷を与えないものでなければならない。システムはまた、必要な組織分離を維持するために、必要に応じて追加の二酸化炭素を送達するためにフィードバックコントローラを利用することによって、二酸化炭素の体内吸収の影響に対抗することができる。システムは、温度プローブを含み得る。最初に、医師は、食道内に温度プローブを置いて、二酸化炭素を注入した組織が断熱層を確実に作成するようにすることができる。食道が断熱されていることを証明する十分な証拠が存在すれば、温度プローブは必要でない場合がある。システムはまた、食道と左心房との間の所望の分離を達成するために心臓内カテーテルアブレーション処置の開始時に一度だけ利用され、二酸化炭素の吸収の効果が無視できると仮定すると、その後、取り除かれてアブレーション処置の残りを可能にする。
【００２８】
本発明によるシステムは、好ましくは、カテーテルの端部から短い距離を前進してその位置にロックするが、ＣＡＲＴＯ（登録商標）３などのマッピングデバイス上でその位置が識別されることを可能にするセンサに対して固定された幾何学的関係にあり、またアブレーション中にカテーテルが抜け落ちるのを防ぐためにカテーテルを所定の位置に固定するための機構を有する、可逆的に展開可能な針を備える。このシステムはまた、弁、ボタン、ノブ、又は：１）処置の過程にわたって送達され得る二酸化炭素の速度及び量を制御し、２）安全のために、デバイスを二酸化炭素以外のガスに誤って引っ掛けることを不可能にする、内蔵レギュレータでカテーテルを二酸化炭素の小さな加圧キャニスタに接続する任意の好適なデバイスを備える。システムはまた、カテーテルが心房中隔を横切って挿入され、後左心房壁の所定の位置にロックされることを可能にし、同時にアブレーションカテーテルを左心房に挿入して熱傷を生成するための第２の内腔を設けるカスタムシースを備え得る。後により詳細に説明されるように、代替の例示的実施形態も企図される。
【００２９】
より具体的には、上述のシステムの一部として左心房壁を通して二酸化炭素を投与するための注入カテーテルは、好ましくは、特定の属性を有する。注入カテーテルは、標準的な８．５Ｆｒｅｎｃｈ経中隔シースを通って嵌合し、滅菌二酸化炭素を吸引して送達することを可能にするための一体型ストップコック及びシリンジを有するべきである。代替の例示的な実施形態では、注入カテーテルは、セットアップ時間を短縮し、かつ利用しやすくするために、一体型滅菌二酸化炭素キャニスタを含み得る。注入カテーテルは、好ましくは、針を所望の点で正確に前進させることを可能にするために、正しい取り扱い特性及びカラム強度を有するべきである。例示的な一実施形態では、針アセンブリは、好ましくは、正確な二酸化炭素送達を確実にするために、心外膜までしか延在しない２７ゲージ針を含むべきである。代替の例示的実施形態では、２７ゲージ針は、心外膜を超えて延在することができる。
【００３０】
代替の例示的実施形態では、バルーン及び展開可能な針を有するカテーテルを利用してもよく、これは、咽頭を通って食道内に置かれ、二酸化炭素を、食道壁を通してこれらの同じ線維脂肪組織へ、換言すれば食道内腔から外側へ「裏返しに（inside out）」注射することを可能にする。この代替の例示的実施形態では、カテーテルは、上述のカテーテルと同様であろう。
【００３１】
ここで図１を参照すると、本発明による心臓内カテーテルアブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するためのシステム１００の例示的実施形態が示されている。システム１００は、低侵襲性カテーテルを通して二酸化炭素を経中隔的に送達して、左心房の後壁と食道との間にガスポケットを作成するように構成される。このポケットは、アブレーション中に食道を左心房から熱的に隔離及び分離して、食道損傷又は心房食道瘻の形成を防止する役割を果たす。システム１００は、単一の統合システム及び／又はそれらの組み合わせとして、個別の構成要素の組み合わせを利用して実装されてもよいことに留意することが重要である。
【００３２】
システム１００は、閉ループフィードバック制御システムとして構成され、説明を容易にするためにブロック図形式で示されている。生物学的用途に使用するために精製された二酸化炭素は、加圧キャニスタ１０２から供給され、導管１０１を経由して圧力調整器１０４に送られる。上述のように、二酸化炭素以外のガス供給源が利用されるのを防止するために特別なコネクタが利用されてもよい。単一の別個の二酸化炭素キャニスタとして示されているが、ガスは、任意の適切な供給源、例えば中央供給源から供給することができる。更に、圧力調整器１０４は、加圧キャニスタ１０２に直接接続されてもよい。圧力調整器１０４は、電子的に調整可能であり、二酸化炭素が送達される圧力を設定及び維持するために利用される。圧力調整器１０４の動作は、ＳＣＵＢＡタンク又は家庭用圧縮機の圧力調整器と同じである。圧力調整器は、下流での使用のために、放出されるガスの圧力を設定値に単に維持する。圧力調整器１０４は、導管１０３を通してソレノイド制御弁１０６に接続されている。ソレノイド制御弁１０６は、キャニスタ１０２又は他の供給源からの二酸化炭素の流量を制御するために利用される。ソレノイド制御弁１０６は、導管１０５を介して流量計１０８に接続されている。流量計１０８は、ソレノイド制御弁１０６を出る二酸化炭素の流量を測定して、それが手順で使用するのに望ましい流量にあることを保証する。流量計１０８は、導管１０７を通して注入カテーテル１１０に接続されている。後により詳細に説明される針アセンブリを備える注入カテーテル１１０は、本明細書に記載されるように体内の所望の場所に二酸化炭素を正確に送達するために利用される。導管１０１、１０３、１０５、及び１０７は、二酸化炭素と反応しない任意の好適な材料、例えば、ステンレス鋼などの金属材料及びポリシロキサンなどのポリマー材料を含むことができる。
【００３３】
システム１００はまた、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ１１２を備える。マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ１１２は、電源１１４によって電力を供給される。電源１１４は、一次バッテリ又は二次バッテリのいずれかのバッテリ、並びに／又は別の供給源、例えば家庭用電源から供給される電力を、システム１００のマイクロプロセッサ１１２及び他の構成要素に好適な電圧及び電流レベルに変換する回路を備え得る。マイクロプロセッサ１１２は、各々からのフィードバック信号及び予めプログラムされた制御パラメータに基づいて、流量計１０８及びカテーテル１１０に制御信号を出力するようにプログラムされている。マイクロプロセッサ１１２はまた、必要に応じてガスの圧力を調整するための圧力調整器１０４、及びユーザ制御部１１４に制御信号を出力する。ユーザ制御部１１４は、システム１００のユーザ、例えば医師又は電気生理学者が、ソレノイド制御弁１０６へのその接続を介して動作パラメータを設定することを可能にするように構成されており、制御ループのフィードフォワード経路の一部として動作する。マイクロプロセッサ１１２は、そのフィードバック制御プロセスを通して、ユーザの設定に従ってシステム１００の動作を自動的に調整して維持する。マイクロプロセッサ１１２は、システム１００の動作を実装するための任意の好適なプロセッサ並びに関連するソフトウェア及びメモリを含み得る。
【００３４】
全ての電子機器及び電気接続は、手術室又は処置室での使用に好適な方法で保護されていることに注意することが重要である。これらの予防措置は、酸素源と電気火花との間のあらゆる相互作用を防止するために必要である。更に、全ての構成要素は、医療用に使用するために製造されるのが好ましい。
【００３５】
次に図２を参照すると、本発明による介入処置に利用することができる例示的なカテーテルの近位領域の図表示が示されている。例示的なカテーテルは、近位端及び遠位端を有する細長い本体を備える。例示的なカテーテル２００は、Ｔｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁２０４の近位弁端２０８においてハイポチューブ２０６を介してＴｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁２０４に接続された雌型ルアーロックコネクタ２０２を備える。図１に示す二酸化炭素供給源又は加圧キャニスタ１０２は、この接続点を介して注入カテーテル２００に接続されている。上述のように、異なるガス供給源への接続を防止するために独自のコネクタが利用されてもよい。更に、この接続点２０２は、システムを洗い流すための任意の好適な手段を接続するために利用され得る。Ｔｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁２０４はまた、Ｙ接続部２１０を備える。Ｙ接続部２１０は、蛍光透視法による視覚化のための造影剤の送達を含む、任意の数の目的で流体を導入するために利用され得る。近位シャフト２１２は、一端で外側シャフトルアーハブ２１６を介してＴｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁２０４のルアーコネクタ２１４に接続され、他端で図示しない遠位シャフトに接続されている。Ｔｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁２０４、ルアーコネクタ２１４、及び外側シャフトハブ２１６は、一体構造として働くように互いに回転方向に固定されている。この構成では、後に詳細に説明するように、Ｔｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁２０４の回転は、カテーテルシャフトから固定コイルへのトルクの伝達を容易にして、処置中に固定コイルを心臓壁の中に係合させて前進させる。例示的なカテーテル２００の遠位端又は領域は、本明細書に記載の近位端又は領域と連続している。しかし、それは本発明に関連するので、説明を容易にするために、説明及び図面を独立して示す。この基本的なカテーテル構造は、二酸化炭素を送達するための注入カテーテルの導入及び使用を含む、任意の数の介入処置に利用することができる。上述したように、本発明のＴｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁及び注入カテーテルの近位部分、並びに針アセンブリ又は注入カテーテルの遠位部分の詳細な説明を、後に示す。
【００３６】
図３は、本発明によるＴｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁３００の図表示である。Ｔｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁３００は、本質的に、本発明による注入カテーテルの近位領域である。Ｔｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁３００は、ネジロック３０４を有する近位弁３０２を備える。近位弁３０２は、弁を開閉するためにネジが切られている。近位弁３０２のネジロック３０４を時計回りに回転させて、そこを通って導入された任意の器具、例えばハイポチューブの周りに液密シールを形成し、空気圧的（pneumostatic）止血性シールを提供することができる。Ｔｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁３００はまた、上で簡単に説明し、後で更に詳細に説明するように、Ｔｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁３００を、図２に示すカテーテルのシャフトルアーハブ２１６に接続するネジ付きルアーコネクタ３０６を備える。
【００３７】
変形可能なＯリング３０８は、本発明の注入カテーテルのハイポチューブ３１０部分がそれを通過するように、近位弁３０２内に位置決めされている。二酸化炭素が所望の組織に導入されるのは、このハイポチューブ３１０及びそれに最終的に取り付けられた針を通してである。図１に戻って参照すると、ハイポチューブ３１０は、カテーテルブロック１１０の一部である。近位弁３０２のネジロック３０４が締め付けられると（右ネジでは時計回りに）、Ｏリング３０８は、圧縮され、その内径を減少させる。この作用により、注入カテーテルのハイポチューブ３１０に圧縮摩擦ロックが作成され、これは、所望の組織深さが達成された後に針を所定の位置にロックするために利用することができる。図２に示すように、第２のＯリング３１２がネジ付きルアーコネクタ３０６内に位置決めされて、シャフトルアーハブ２１６に接続するための圧縮シールを作成する。本発明のハイポチューブ３１０は、停止機構４１３を含む。停止機構３１４は、Ｔｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁３００のＯリング３０８と３１２の間の領域においてハイポチューブ３１０の周りに取り付けられた構造である。停止機構３１４の直径又はサイズは、本明細書により詳細に記載されるように、針の標的組織への偶発的な過剰展開並びに誘導針又は経中隔シースからの注入カテーテルの意図的でない過剰後退を防止するために、ハイポチューブ３１０が非圧縮Ｏリング３０８、３１２のいずれかを通過するのを防止するのに十分である。ハイポチューブ３１０は、現在カテーテルに使用されている任意のハイポチューブ材料を含む、任意の好適な生体適合性材料を含み得る。停止機構３１４はまた、任意の好適な生体適合性材料を含み得る。例示的な実施形態では、停止機構３１４は、ポリマー材料を含み、溶接及び接着剤を含む任意の好適な手段を利用してハイポチューブ３１０に接合される。
【００３８】
図４Ａ〜４Ｄは、本発明による例示的な注入カテーテルの遠位部分の図表示である。図４Ａは、注入カテーテルの外側シース４００の遠位領域の断面図又は切り取り図である。外側シース４００は、内側シース４０８が同軸に位置決めされている管状構造４０２を含む。外側シース４００の遠位端に取り付けられているのは、固定コイル４０４である。固定コイル４０４は、二酸化炭素送気の間に注入カテーテルを所定の位置に固定するための可逆的固定システムとして機能するコルクネジ構成を含む。固定コイル４０４は、その第１の部分が管状構造４０２にシールされ、その第２の部分が管状構造の端を越えて延在して心筋内に固定されるように、管状構造４０２の遠位端の外面に据え付けられる。固定コイル４０４及び管状構造４０２が確実に一体構造として動きかつ動作するために、固定コイル４０４は、任意の好適な手段によって管状構造４０２に恒久的に接合される。例示的な一実施形態では、ＵＶ硬化型接着剤が利用される。固定コイル４０４の先端は、心組織を容易に突き刺すために、図４Ｄに示される鋭い尖端４０６を含む。管状構造４０２は、曲がりくねった脈管構造を通してナビゲートすることができる、任意の好適な剛性生体適合性材料を含むことができる。標準的なカテーテル材料を利用することができる。固定コイル４０４は、心組織に捻り入れてその中に固定することができる任意の好適な（and suitable）剛性生体適合性材料を含むことができる。金属材料、例えばステンレス鋼、又は高分子材料を利用することができる。例示的な実施形態では、固定コイルはステンレス鋼を含む。外側シース４００の最遠位端は、蛍光透視法可視化のための放射線不透過性マーカ又はバンド４０１も特徴とする。放射線不透過性マーカ４０１は、任意の好適な材料、例えばタンタルから形成され、任意の好適な手段を利用して外側シース４００に接合されてもよい。放射線不透過性マーカ４０１は、外側シース４００の外面に位置決めされ、固定コイル４０４の内径内に接合されている。
【００３９】
手術中及び図４Ｂに示す針４１０の展開前に、注入カテーテルは、二酸化炭素の送気中にカテーテル位置を維持するために固定コイル４０４を左心房の心筋にネジ込むことができるように、左心房に近接する位置にナビゲートされる。本質的に、固定コイル４０４は、注入カテーテルの単純な捻じり運動によって外側シース４００を患者の心臓に可逆的に固定する。上記のように、医師による図２のＴｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁２０４の捻じれ又は回転は、外側シース４００を通るトルクの伝達を容易にする。
【００４０】
図４Ｂは、内側シース４０８の遠位領域の断面図又は切り取り図である。内側シース４０８は、心臓内カテーテルアブレーション処置中に制御用量の二酸化炭素を送達するために左心房の後壁を通って食道近傍空間又は線維脂肪組織内に前進され、次いで取り除くことができる、針４１０を備える。外側シース４００は、注入カテーテルを標的送気部位にナビゲートする間、針４１０が周囲の血管系に接触するのを防止する。処置が完了すると、針４１０を外側シース４００内に引き戻すことができる。任意の好適な材料を含み、本明細書に記載されるようにサイズ化され得る針４１０は、プラスチック押出４１２を介して、図３に示されるハイポチューブ３１０に接続される。例示的な実施形態では、針４１０は、外科用鋼を含み、代替の実施形態ではニチノール及び高放射線不透過性材料を含む、他の任意の好適な金属材料を含み得る。プラスチック押出４１２への針４１０の接続及びハイポチューブ３１０へのプラスチック押出４１２の接続は、３つの構成要素を一体構造として作用させながら二酸化炭素の妨げられない流れが達成され得るように、任意の好適な手段によってなされ得る。手術中、針４１０は、心筋内に固定されている外側シース４００内でのハイポチューブ３１０の動きによって前進及び後退される。針４１０及びプラスチック押出４１２は、編組シャフトの内腔内に同軸に位置決めされ、センタリング要素４１４の内側に内側シース４０８を形成する。針４１０はまた、内側シース４０８の先端に摺動可能にシールされている。センタリング要素４１４及びシール４１６は、任意の好適な生体適合性材料から製造され得る。
【００４１】
図４Ｃは、内側シースが外側シース４００内に位置決めされ、そこから延在する針４１０を有する、組み立てられた注入カテーテル遠位部分を示す。図４Ｄは、組み立てられた注入カテーテルの遠位部分の断面図又は切り取り図を示す。本明細書で説明されているように、注入カテーテルは、血管系を通って、左心房心筋に近接する位置にナビゲートされる。注入カテーテルは、固定コイル４０４を利用して所定の位置に固定される。適切に固定されると、針４１０は、所望の組織深さに達するまで、近位端においてハイポチューブ３１０を介して前進される。次いで、アブレーション処置が完了するまで、図１に示す例示的なシステムを介して二酸化炭素を食道から後左心房壁を分離する線維脂肪組織に注射する。完了したら、挿入のために外側シース４００を反対方向に捻じることによって固定コイル４０４を取り除き、そして注入カテーテルを取り除くことができる。注入カテーテルは、左心房アブレーション処置を全く妨げない。更に、本発明の注入カテーテルは、アブレーションカテーテルと同じ導入針又は経中隔シース、又は全く異なるものを介して導入されてもよいことに留意することが重要である。
【００４２】
説明を容易にするために、注入カテーテルの遠位部分と近位部分とは異なる図に示されているが、これら２つの部分は内側シースと外側シースとを有する連続構造を形成する。
【００４３】
代替の例示的な実施形態では、針は、固定コイルで所定の位置に固定されてもよい。上述の例示的な実施形態では、針はハイポチューブの長手方向の移動によって固定コイルとは無関係に移動するが、この代替の例示的な実施形態では、針は、コイルに対して固定されたままである。換言すれば、固定コイルが心組織に出入りするように捻じられると、それに応じて針が前進又は後退する。図５は、この代替の例示的な実施形態を示す。図示のように、針５０２は、固定コイル５０４内に位置決めされ、両方とも、上述のように針５０２が流体連通した状態で外側シース５００の端に取り付けられている。
【００４４】
上記のように、針先カテーテル又は注入カテーテルは、左心房の後壁を通して線維脂肪組織又は食道周囲空間に前進され、制御された用量の二酸化炭素を送達して組織を拡張しアブレーション処置中に絶縁層を作成する。好ましい実施形態では、二酸化炭素の送達は、組織の拡張を安全に維持するために、個別の送達を介するのではなく、アブレーション中に連続的である。処置が完了したら、針をカテーテルの外側シース内に引き込むことができる。二酸化炭素を正確に送達するために、システムは、直接的な目視確認を必要とせずに針の展開深さを決定するための１つ又は２つ以上の方法論を採用することができる。目視による確認は実行可能な代替方法であるが、複雑さが増すことに注意することが重要である。
【００４５】
１つの例示的な方法では、針から出る二酸化炭素の流量を監視して流れに対する抵抗を決定することができる。左心房空間、心筋組織及び線維脂肪組織は全て、ガス流に対して異なる抵抗性を有する。したがって、医師は、組織層流量特性図を参照することによって、針先がどの組織層に存在するかを簡単に決定することができる。代替の実施形態では、マイクロプロセッサ１１２（図１）は、体内の様々な組織又は媒体の流動抵抗でプログラムされ、針から出る流量に関して流量計１０８からフィードバックを受け取ると、表示される好適な信号、又は針の正しい場所が達成されたことを示す可聴信号を介して自動的に警報を生成することができる。流量計は、針先端での流動抵抗を測定し、直接医師に又は流量計１０８ではなくマイクロプロセッサ１１２を通してフィードバックを提供するために利用されてもよい。
【００４６】
図６は、異なる領域／組織における二酸化炭素の相対流量のグラフ表示である。垂直軸は体積流量を表し、水平軸はｍｍにおける針侵入深さを表す。心房内空間を表す第１の領域６０２では、予想され得るように、二酸化炭素の流速は他の領域と比べて高い。心臓壁を表す第２の領域６０４では、心組織の密度を考えると、二酸化炭素の流量は、第１の領域６０２よりも著しく低い。食道周囲組織を表す第３の領域６０６において、二酸化炭素の流量は、より低い組織密度のために心臓壁におけるものよりも高いが、心房内空間におけるものよりも低い。針が進むにつれて流量を測定することによって、針の位置を決定することができる。
【００４７】
別の例示的な方法では、針が位置決めされている組織の電気的活動を監視することができる。心筋は、左心房空間及び周囲の組織とは明らかに異なる電気的活動プロファイルを有する。針先を用いてこの活動を監視することによって、医師は、針が接触し、続いて心筋を通過して線維脂肪組織に入った時点を判定することができる。この例示的な実施形態では、針は、スタンドアロン感知回路又はマイクロプロセッサの一部であるものにフィードバックを提供するように構成され得る。感知回路は、電気的活動、例えば、電圧／電位及び／又は抵抗／インピーダンスを測定するように構成されてもよい。前述の実施形態と同様に、この情報は、自動的に決定を下すマイクロプロセッサ１１２を通して、又は医師を変更するための任意の好適なデバイスに経路指定することができる。
【００４８】
図７は、針侵入深さ（横軸）に対する電圧又は電位（縦軸）のグラフ表示である。図示のように、心房内空間に対応する第１の領域７０２では、針によって感知された電圧は定常状態であり、低い。心臓壁に対応する第２の領域７０４では、電気的活動は定常状態ではなく、第１の領域よりも高い電位にある。食道周囲組織に対応する第３の領域７０６では、電気的活動はまたしても定常状態であり、心臓壁の心組織よりも電位が低い。
【００４９】
両方の例示的な実施形態では、針の場所のリアルタイム監視は、直接視覚化を必要とせずに達成される。
【００５０】
上記で簡潔に説明された代替的な手法によれば、食道内に配置される代替的デバイスは、バルーン及び展開可能な針を有するカテーテルからなり、食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を注入するために使用され得る。このデバイスは、以下では経食道カテーテルと称され、その様々な構成要素が、気管内デバイス又は経鼻胃管を含む様々な方法を介して食道内に導入され得る。例示的な一実施形態では、デバイス１１０（図１に図示）は、バルーンの近位で針を真っ直ぐに展開するように構成されている。第２の例示的な実施形態では、デバイス１１０はバルーンの遠位で針を展開するように構成され、針は、デバイスの先端に位置する構成要素中に存在する湾曲した貫通孔を介して横方向に偏向している。これらの実施形態のそれぞれにおいて、上述のように固定コイルではなく、バルーンがデバイスを所定の位置に固定するために利用される。バルーンの柔軟な性質により、ユーザは、食道の同等の内径に達するまでバルーンを膨張させることができるため、デバイスは食道の解剖学的構造の変形（食道の直径、湾曲、長手方向の変化など）にとらわれない。他の非柔軟なバルーン材料を用いて、患者の食道解剖学的構造に正確に寸法を合わせることもできる。バルーンの膨張及び収縮は、カテーテル技術分野で既知の技術を利用して達成される。その構成にかかわらず、このデバイスによって、医師が、低侵襲性カテーテルを通して二酸化炭素を送達し、左心房の後壁と食道との間にガスポケットを作成することが可能となる。このポケットは、アブレーション中に食道を左心房から断熱して熱的に分離し、食道損傷及び／又は心房食道瘻の形成を防止する役割を果たす。これらの実施形態では、カテーテルは異なる構成がされているが、その接続及び動作は、上述の実施形態におけるものと同じである。
【００５１】
経食道カテーテルの第１の例示的な実施形態によれば、デバイスは、２つの結合したカテーテルを含み、これらは、本明細書では針カテーテル及びバルーンカテーテルと呼ばれる。針カテーテルは、針カテーテル終端における針先が配置中に食道を損傷するのを防止するように働く保護シース内に存在する。バルーンカテーテルは、食道内の標的送気部位におけるデバイスの配置を補助するために高トルク強化編組を有する可撓性カテーテルシャフトを備える。更に、バルーンカテーテル内の高トルク編組は、食道内におけるデバイスの回転位置決めの正確な制御をユーザに提供し、それによって、食道の外側面に対する針の正確な照準を可能にする。バルーンカテーテルは、可撓性カテーテルに結合された膨張可能なバルーンと、カテーテルの近位端に位置する膨張側ポートとを備える。バルーンは、送気中にカテーテルを所定の位置に固定するように機能する。加えて、バルーンは、注入針を食道内腔とのより側方の係合へと付勢するように機能し得る。上記で簡潔に説明したように、この実施形態では、針カテーテルの終端面における針は、膨張したバルーンの近位で食道内腔と係合する。経食道カテーテルはまた、空間内で周囲の解剖学的構造に対するカテーテル先端部の位置を特定し、かつ送気を測定するための三次元位置追跡デバイスを備え得る。このデバイスは、好ましくは、Ｃａｒｔｏ（登録商標）３システムと互換性があり得る。二酸化炭素送達システムの全ての設計態様、並びに、位置及び流量を追跡するための手段は、この例示的な実施形態に適用可能であると留意することが重要である。
【００５２】
ここで図８Ａ及び８Ｂを参照すると、本発明による第１の例示的な経食道カテーテル８００が示されている。経食道カテーテル８００は、近位シャフト２１２に接続されている（図２を参照されたい）。図８Ａでは、バルーン８０２はバルーンカテーテル８０４に取り付けられ、かつその非膨張状態で示され、仮想線で示される針８０６は、針カテーテル８０８の外側シース内に完全に、すなわち非展開状態で位置付けられている。上記で述べたように、バルーンカテーテル８０４及び針カテーテル８０８は一体に結合される。代替的な実施形態では、２つの内腔を有する単一のカテーテルが利用され得る。図示した実施形態では、２つのカテーテル８０４及び８０８は、バンド８１０を介して一体に結合されるが、接着剤を含む任意の好適な方法で接合されてもよい。バルーン８０２は、任意の好適なバルーンを含み得る。より好ましい実施形態では、バルーン８０２は、リブ、スパイク、角錐、突起、柔突起、又は類似の突出部の形態で、その外面上に１つ又は２つ以上の滑り止めグリップ８１２を備え得る。加えて、１つ又は２つ以上の放射線不透過性マーカ又は材料８１４、例えば硫酸バリウム又は放射線不透過性金属マーカが、バルーン８０２に取り付けられるか又はバルーン８０２内に埋め込まれて、ユーザが針８０６の狙いを付けるために患者の解剖学的構造に対してデバイスを配向するのを補助することができる。バルーン８０２は、処置中に経食道カテーテル８００を食道内の所定の位置に可逆的に固定する。換言すれば、バルーン８０２が膨張していないとき、カテーテル８００は、処置後に位置決め及び／又は除去されてもよい。しかしながら、バルーン８０２が膨張しているとき（図８Ｂ）、カテーテルは所定の位置に固定され、除去されなくてもよい。針８０６は、制御用量の二酸化炭素を送達するために、針カテーテル８０８を通り、食道の内腔を通って、食道腔の長手方向側面の内側を覆う（lining）線維脂肪組織内へと前進可能である２５ゲージ針である。図８Ｂは、カテーテル８０８から展開された針８０６を示す。針８０６は、送気が完了した後にカテーテル内へと安全に後退させることができる。他の実施形態と同様に、医師は、本明細書に開示される手段によって制御されて適切な針深さ及び二酸化炭素の流量へと誘導される。
【００５３】
ここで図９Ａ及び９Ｂを参照すると、本発明による第２の例示的な経食道カテーテル９００が示されている。第２の例示的なカテーテルは、３つの同軸上で入れ子状態になったカテーテル、すなわち、外側シース、針カテーテル、及びバルーンカテーテルを含む。外側シースは、食道内の標的送気部位におけるデバイスの配置を補助するために高トルク強化編組を有する可撓性のカテーテルシャフトを備える。更に、バルーンカテーテル内の高トルク編組は、食道内におけるデバイスの回転位置決めの正確な制御をユーザに提供し、それによって、食道の外側面に対する針の正確な照準を可能にする。バルーンカテーテルは、外側シースの内部内腔内に存在し、可撓性カテーテルに結合された膨張可能なバルーンと、カテーテルの近位端に位置する膨張側ポートとを備える。バルーンは、送気中にカテーテルを所定の位置に固定するように機能する。針カテーテルは、バルーンカテーテルの内部内腔内に存在し、針カテーテルの終端において、二酸化炭素ガスが針を通って流れる経路として機能する。上記で簡潔に説明したように、この実施形態では、針カテーテルの終端面における針は、膨張したバルーンの近位で食道内腔と係合する。経食道カテーテルはまた、空間内で周囲の解剖学的構造に対するカテーテル先端部の位置を特定し、かつ送気を測定するための三次元位置追跡デバイスを備え得る。経食道カテーテルの位置決め又は追跡は、２つ以上の方法で行われてもよい。例えば、一実施形態では、カテーテル自体の位置が変化するかどうかを判定することができる。あるいは、心臓内に位置決めされた二次カテーテルを利用して、２つのセンサを使用して左心房と食道との間の空間を測定することができる。どちらの実施形態においても、デバイスは、好ましくは、Ｃａｒｔｏ（登録商標）３システムと互換性があり得る。二酸化炭素送達システムの全ての設計態様、並びに、位置及び流量を追跡するための手段は、この例示的な実施形態に適用可能であると留意することが重要である。
【００５４】
図９Ａでは、経食道カテーテル９００は、外側シース９０５を出るときに、前述のバルーンカテーテルの遠位側面を含む。連結構成要素９０２は、バルーンカテーテル９０１を針付勢構成要素９０４に接続するために利用される。バルーンカテーテル内腔の内部内の針カテーテル９０３は、デバイスの最近位端にある二酸化炭素入口ポートから延在し、針付勢構成要素９０４内で終端する。針付勢構成要素９０４は、針９０６を、食道周囲空間内で線維脂肪組織への適切な進入を可能にする横方向角度で湾曲又は付勢するように機能する。更に、針付勢構成要素９０４は、デバイスの配置中に食道の損傷を防止するために、展開されていない状態で針が存在する保護シースとして機能する。針カテーテル９０３の二酸化炭素入口ポートは、ハイポチューブ３１０（図３）を含む、針を前進させるためのユーザ制御プランジャ機構又は他の好適な手段に取り付けられ、プランジャがユーザによって押し下げられると、針カテーテル９０３は、バルーンカテーテル９０１の内腔内で等しく並進されて、それによって針付勢構成要素の湾曲した貫通穴を通して針を展開する。図９Ｂは、針付勢構成要素９０４の詳細な断面を示す。針付勢構成要素９０４は、針９０６がそれを通して出口ポート９１０まで前進する導管９０８を含む。針付勢構成要素９０４は、任意の好適な構成を含んでもよく、好ましくは実質的に円筒形の形状である。針付勢構成要素の構成においてより潤滑性の材料を使用することにより、より積極的な湾曲、ひいては小径の針付勢構成要素９０４が可能となる。例示的な実施形態では、針付勢構成要素９０４は、標準的な三次元印刷材料であるＰｏｌｙＪｅｔを含むが、針９０６が内部を通って容易に通過し得るように、任意の好適な生体適合性材料及び潤滑性材料を含んでもよい。バルーン９１２は、上記で説明したように、針９０６の展開がバルーン９１２に対して遠位になるように、医師の近位の経食道カテーテル９００に装着される。バルーン９１２はまた、リブ、スパイク、角錐、突起、柔突起、又は類似の突出部の形態で、その外面上に滑り止めグリップ９１４を備えてもよい。加えて、１つ又は２つ以上の放射線不透過性マーカ又は他の放射線不透過性材料９１６は、バルーン９１２に取り付けられるか又はバルーン９１２内に埋め込まれて、ユーザが本体内でデバイスを配向するのを助けることができる。針９０６及びバルーン９１２は、上述の例示的な実施形態におけるものと同じである。加えて、針の展開及び後退は、本明細書に記載される機構を介して達成される。
【００５５】
経食道カテーテル９００の近位端を見ると、バルーンカテーテル９０１はルアーアダプタ９２０に接続され、ルアーアダプタ９２０はＴｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁／アセンブリ９２２に接続され、Ｔｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁／アセンブリ９２２はスライダ機構９２４に接続され、スライダ機構９２４は近位ルアーコネクタ９２６に接続され、近位ルアーコネクタ９２６は本明細書で説明される二酸化炭素供給源に接続される。スライダ機構９２４は、針９０６の前進のために利用され、また以下の図１２に関連してより詳細に説明される。
【００５６】
前述の実施形態では、様々な位置検知方法が開示されている。経食道カテーテルの実施形態では、三次元位置センサ９１８は、図９Ｂに示されるように、針付勢構成要素９０４内に位置付けられてもよい。このセンサ９１８は、空間内で周囲の解剖学的構造に対する経食道カテーテルの先端部を位置決めし、かつ送気を測定するために利用され得る。Ｂｉｏｓｅｎｓｅ  Ｗｅｂｓｔｅｒ  ＣＡＲＴＯ（登録商標）３システムと組み合わせて動作させることにより、心臓内のセンサ／プローブとカテーテル先端部内のセンサ９１８との間の距離は、位置の変化を決定するために測定及び監視され、それによって送気量を示すことができる。これらの計算及び全ての他の計算は、図１に関連して示されかつ説明されるシステム全体のマイクロプロセッサ１１２を介して行われる。ＣＡＲＴＯ（登録商標）３システム、特にそのナビゲーション機構は、米国特許第６，４００，９８１号、同第６，６５０，９２７号、同第６，６９０，９６３号、同第６，７１６，１６６号、同第６，７８８，９６７号、同第７，０９０，６３９号、同第７，５１７，３１８号、同第７，５３６，２１８号、同第７，６０４，６０１号、同第７，６８１，５７９号、同第７，６８４，８５０号、同第７，７３５，３４９号、同第７，７５６，５７６号、同第７，８３１，０７６号、同第７，８４８，７８７号、同第７，８４８，７８９号、同第７，８６９，８６５号、同第８，０７５，４８６号、同第８，３２０，７１１号、同第８，３５９，０９２号、同第８，４５６，１８２号、同第８，４７８，３７９号、同第８，４７８，３８３号、同第８，５３２，７３８号、同第８，６７６，３０５号、同第８，８７０，７７９号、同第９，０２３，０２７号、同第９，４６０，５６３号、同第９，４９８，１４７号に記載され、これらは全て参照により本明細書に組み込まれる。
【００５７】
デバイスが食道を穿刺するものを含む、本明細書に記載される例示的な実施形態のうちのいずれかの針は、この例示的な実施形態ではニチノール合金で作製されるが、様々な他の材料も使用され得る。好ましくは、針は、本質的に非鉄である。更に、例えばポリテトラフルオロエチレン又はＰＴＦＥなどの、針に塗布されるコーティングが、食道の穿刺を補助するためにその潤滑性を向上させるために用いられてもよく、かつ／又は感染を防止するために抗菌剤と共に用いられてもよい。イオンコート及びポリマーコートを含む、界面化学及び官能性の概念を使用した抗接着剤表面コーティングを使用してもよい。針表面は、キトサン−バンコマイシン及び銀などの殺菌物質でコーティングされてもよい。ナノトポグラフィ表面改質も、抗接着剤又は殺菌機構のいずれかとして使用されてもよい。更に、針のＸ線透視可視化を補助するために、放射線不透過性めっき（例えば、金又は白金）を針に塗布してもよい。例示的な針９０６を図９Ｃ及び９Ｄに示す。上述のように、スライダ機構９２４は、針９０６の前進又は後退のために利用される。図１２を参照すると、スライダ機構は、針９０６に接続された並進スリーブ９２１と、その上を並進スリーブ９２１が移動する並進レール９２３と、針９０６の過剰な展開を防止する停止部９２５と、を備える。並進レール９２３は、その近位端で近位ルアーコネクタ９２６に接続されている。
【００５８】
上述の例示的な実施形態で利用されるバルーンは、任意の好適なタイプのカテーテル送達バルーンを含んでもよく、標準的な方法で膨張及び収縮の両方がなされるということに留意することもまた重要である。
【００５９】
デバイスはまた、デバイスのハンドル側面上に「クロッキング」インジケータを有して、針を正しく前進させることを助けるために、カテーテルの回転配向及び位置にユーザを案内してもよい。図１０は、このようなインジケータシステムの概略図である。図示されるように、インジケータホイール１００２は、医師に針の展開を案内するための触覚的マーカ及び視覚的マーカの両方を提供するために、隆起縁部１００４又は他の好適な境界を備える。インジケータホイール１００２は、図３に示されるＴｕｏｈｙ  Ｂｏｒｓｔ弁３００のハンドルアセンブリの一部を形成する。インジケータホイール１００２は、針の前進又は後退を示すような方法でカテーテルに取り付けられる。例えば、インジケータホイール１００２は、ねじ付きルアーコネクタ３０６に近接してハイポチューブ３１０に取り付けられてもよい。針展開ベクトルのための触覚的マーカ及び視覚的マーカの両方を好ましくは提供する任意の好適な配置を利用することができる。
【００６０】
ここで図１１を参照すると、全体的なプロセスの単純なフロー図が示されている。工程１１０２では、医師は、カテーテルを所望の解剖学的位置、例えば、心臓の左心房に近接する食道内に配置する。カテーテルが所定の位置に置かれたら、カテーテルの三次元空間内の座標が、ソースフィールドに対して記録される（工程１１０４）。これらの初期座標が記録されると、二酸化炭素が食道周囲空間内に送達される（工程１１０６）。工程１１０８において、カテーテル先端部の位置が三次元空間中で再度記録される。工程１１１０では、治療的送気が達成されたかどうかを確認するためにチェックが実行される。治療的送気が達成されなかった場合、追加の二酸化炭素が送達される（工程１１１２）。治療的送気が達成された場合（工程１１１４）、二酸化炭素の送達が停止される（工程１１６）。工程１１１８では、三次元空間におけるカテーテル先端部の測定が繰り返される。工程１１２０では、カテーテル先端部が最終的な所望の位置から特定の距離、例えば１ｍｍ以内にあるか否かが判定される。判定は、前述されたように行われてもよい。この値は、一例として利用されている。実際の値は、二酸化炭素の吸収を考慮に入れるために必要な任意の距離であってもよい。カテーテル先端部が最終的な所望の位置から所定の距離内にない場合（工程１１２２）、工程１１２４に進み、ここで追加の二酸化炭素が食道周囲空間内に送達され、ここで工程１１１８が繰り返される。カテーテル先端部が所定の位置内にある場合（工程１１２６）、二酸化炭素の送達が停止される（工程１１１６）。論理及び計算は、システムのマイクロプロセッサ１１２を介して実行される。図示及び説明されたものは、最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるが、説明及び図示した特定の設計及び方法からの変更がそれ自体当業者にとって自明であり、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく使用できることは明らかであろう。本発明は、説明し例証した特定の構成に限定されないが、添付の特許請求の範囲に含まれ得る全ての修正と一貫するように構成されているべきである。
【００６１】
〔実施の態様〕
（１）  左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステムであって、
患者の食道を通して導入するように構成された経食道カテーテルであって、針送達デバイスと、関連する針と、固定機構と、を含む、経食道カテーテルと、
前記経食道カテーテルを通して前記針にガスを送達するように構成されたガス供給源であって、前記経食道カテーテルの近位端に接続されている、ガス供給源と、
前記ガス供給源から前記針までの前記ガスの圧力及び流量を調整するように構成されたフィードバック制御システムと、を備える、カテーテルベースのシステム。
（２）  前記針送達デバイスは、前記食道の壁部を通して、前記針を前記線維脂肪組織内に展開させ、かつ前記線維脂肪組織から後退させるように構成されている、実施態様１に記載の、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステム。
（３）  前記固定機構は、前記経食道カテーテルを前記食道内の所定の位置に固定する、実施態様２に記載の、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステム。
（４）  前記固定機構は、前記食道内で展開可能なバルーンを備える、実施態様３に記載の、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステム。
（５）  前記針は、前記バルーンの近位で展開可能である、実施態様４に記載の、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステム。
【００６２】
（６）  針付勢構成要素を更に備える、実施態様４に記載の、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステム。
（７）  前記針は、前記針付勢構成要素を介して前記バルーンの遠位で展開可能である、実施態様６に記載の、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステム。
（８）  針の位置及び送気を判定するための手段を更に備える、実施態様４に記載の、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステム。
（９）  前記針の位置及び送気を判定するための手段は、三次元位置センサを備える、実施態様８に記載の、左心房の心臓内アブレーション中の食道損傷及び／又は瘻を防止するために食道と心臓との間の線維脂肪組織に二酸化炭素を送達するためのカテーテルベースのシステム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
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