(57)【要約】本高周波バルーンカーテルシステムでは、外筒（２）と内筒（３）の先端間にバルーン（６）が設置され、バルーン内には高周波通電用電極（１１）があり、バルーン内の内筒遠位端にはバルーン膜と接するように温度センサー（１２）が設置されて、バルーン表面温度を推測する。また、バルーン内の内筒の先端部から後端部にかけてバルーン内灌流用の複数のノズル（７）が穿たれ、バルーン内および高周波通電用電極は灌流により強制的に冷却される。このシステムを管腔臓器に適応すると、バルーン表面温度を４５度以下に保つことでバルーン膜と接する内皮細胞を傷害せず、管腔臓器中膜を４５〜５０度で加温可能であり、細胞障害は軽微にして、中膜コラーゲンを軟化させ、３〜６気圧の比較的低圧でバルーンを膨張させることで、血管断裂なく管腔を拡張することができる。本高周波バルーンカテーテルシステムは高周波加温とバルーン内灌流により、比較的低温低圧で管腔形成を行なうので、管腔壁断裂による急性閉塞はなく、内膜および中膜の細胞障害が少なく、炎症細胞の浸潤による再狭窄を抑制する。
2017104023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カテーテルシャフトは内筒と外筒とで構成され、  前記内筒と前記外筒の先端間には、収縮拡張可能なバルーンが設置され、  前記バルーン内には高周波通電用電極が設置され、  前記バルーン内の内筒には複数のバルーン内灌流用ノズルが穿たれ、  前記バルーン内の内筒の先端部にバルーン膜に接して温度センサーが設置され、  前記高周波通電用電極と前記温度センサーは、前記カテーテルシャフト内の通電線にて高周波発生器および温度計に接続され、  前記外筒と前記内筒により形成され前記バルーン内部に通じる送液路には、前記バルーン内へ冷却液を送る灌流ポンプが接続され、  前記内筒内には弾性材で被覆されたガイドワイアーが挿入可能に設けられることを特徴とする高周波バルーンカテーテルシステム。
【請求項２】
前記バルーン内の内筒の遠位部と近位部には前記複数のノズルが穿たれ、前記遠位部に設けた前記ノズルのサイズは前記近位部のものより大きいことを特徴とする請求項１記載の高周波バルーンカテーテルシステム。
【請求項３】
冷却液による前記バルーン内灌流により、前記バルーンと接する標的組織の内膜温度を４５度以下に調節しながら、高周波電界放射により標的管腔臓器の中膜温度を４５度から５０度に上昇させる構成としたことを特徴とする請求項１記載の高周波バルーンカテーテルシステム。
【請求項４】
前記バルーンと接する標的組織の内膜温度を４５度以下に保ち、通電時間を３０秒から６０秒に設定する構成としたことを特徴とする請求項１記載の高周波バルーンカテーテルシステム。
【請求項５】
標的管腔臓器の中膜を４５度から５０度にて３０〜６０秒間加温することにより、中膜細胞の損傷を最小限にとどめながらコラーゲン繊維を軟化し、３〜６気圧の低圧での前記バルーンの拡張により、標的管腔臓器の乖離や断裂なく狭窄部を拡大しうる構成としたことを特徴とする請求項１記載の高周波バルーンカテーテルシステム。
【請求項６】
前記高周波通電用電極への高周波通電を間欠的に施行するか、あるいは強弱を付けて施行する構成としたことを特徴とする請求項１記載の高周波バルーンカテーテルシステム。
【請求項７】
前記バルーンの前後に前記電極を設置して、その間のインピーダンスを測定する構成としたことを特徴とする請求項１記載の高周波バルーンカテーテルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、管腔臓器内の狭窄部に収縮させたバルーンを挿入し、バルーンを加圧しながらバルーン内部電極より高周波電界を放射することで狭窄部を加熱拡張すると同時に、バルーン内を冷却液で灌流して内膜を保護する高周波バルーンカテーテルシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】  狭心症や心筋梗塞を生ずる冠動脈などの狭窄の多くは、血管中膜の動脈硬化病変に起因することが判明しており、通常のバルーンで狭窄部を拡張すると組織の断裂を生じるため、リコイルや血管解離による急性閉塞を避けるためステント挿入が行われる。それに対して、高周波ホットバルーンカテーテルを用いて同部を加温しながら拡張すると、血管の乖離やリコイルなく狭窄は改善することができるのでステントは不要となる。こうした高周波ホットバルーンカテーテルによるアブレーションシステムは、例えば特許文献１などに開示されている。【０００３】  従来の高周波ホットバルーンカテーテルでは、バルーンを収縮して血管狭窄部に挿入し、バルーン内部の電極より高周波電界を放射して血管狭窄部を加熱し、膠原組織やアテロームなどを融解しながら、バルーンを加圧拡張して血管狭窄部の拡張を行う。このような血管を加熱して病変を軟化融解して比較的低圧で拡張する方法は、血管解離やリコイルを起こさず、急性閉塞のない利点があるが、細胞焼灼ために生ずる炎症反応にともない細胞増殖による再狭窄が問題である。【０００４】  そこで、血管構成する内膜障害を避けるために、バルーン内灌流によるバルーン冷却法が開発されてきた。それは、カテーテルシャフトの外筒と内筒とを介してバルーン内部を灌流する方法（特許文献２）と、バルーン膜孔を介して内部と外部の間で灌流する方法（特許文献３）があるが、いずれも本願と同一の発明者による。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１２６０９６号公報
【特許文献２】米国特許第６９５２６１５号明細書
【特許文献３】米国特許第６４９１７１０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  高周波加温バルーンカテーテルによる加熱中にバルーン内を冷却することで管腔臓器の内膜障害を避け得ても、中膜の細胞を強く焼灼すると、炎症反応がおこり、血管再狭窄が生じることが分かってきた。これまでは中膜平滑筋を焼灼すれば、この増殖に基づく再狭窄は起こさないと考えられてきたが、炎症細胞は骨髄由来の細胞からも派生して管腔臓器に集まり、再狭窄を起こすことが分かってきた。【０００７】  そこで、本発明では上記問題点に鑑み、管腔臓器を構成する細胞の障害は最小限にして、管腔臓器の接着物質であるコラーゲンを軟化させ圧力で引き延ばすことを目指し、種々の動物実験を行った。その結果、長さ２０ｍｍ直径５ｍｍのバルーンに外部よりバルーン内電極に高周波通電しながらバルーン内を強制的に灌流することで、バルーン表面温度を４５度以下に保ち、バルーン周囲へ放射される高周波電界によりバルーン表面から１ｍｍの距離にある周辺組織を、４５度から５０度にて加温することが水槽実験でも確認された。管腔臓器壁温度を４５度から５０度とし、加熱時間を３０〜６０秒とすることにより、壁を構成する細胞の障害を軽微にとどめ、細胞間接着物質であるコラーゲンを加温軟化させることが可能であり、３〜６気圧の比較的低圧のバルーン膨張により、管腔臓器を断裂することなく内腔を拡張させることが分かった。このような作用効果が得られる高周波バルーンカテーテルシステムを提供することを、本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本高周波加温バルーンカーテルシステムでは、カテーテルシャフト先端に設置されたバルーン内には高周波通電用電極があり、バルーン内の内筒にバルーン内液排出用の複数のノズルが穿たれ、内筒に設置された高周波通電用電極は内外からの灌流により強制的に冷却される特徴を有し、さらに、バルーン内の内筒の先端部にはバルーン膜と接するように温度センサーが設置され、バルーン表面温度をほぼ正確に知ることができる。このシステムを血管に適応すると、バルーン表面温度を４５度以下に保つことでバルーン膜と接する内皮細胞を傷害せず、管腔臓器中膜を４５〜５０度で３０〜６０秒間加温でき、細胞障害は軽微にして、コラーゲンは軟化し、３〜６気圧の比較的低圧で伸展し、血管断裂なく狭窄部を拡張することができる。また、高周波通電中止後もバルーン内の加圧と灌流冷却を持続することで、加温治療部の炎症反応を抑制するとともに、コラーゲンは伸展状態で形状記憶されて、管腔臓器の拡張状態を維持することが可能となる。【０００９】  このバルーン内冷却外部加温システムでは、従来のバルーンカテーテル部材を利用し、電極も極細線を使用することにより、バルーンのプロファイルをあまり変えずに、冠動脈形成用などの細径の血管狭窄部治療にも応用できる。【００１０】  請求項１の発明は、カテーテルシャフトが内筒と外筒とで構成され、前記内筒と前記外筒の先端間には、収縮拡張可能なバルーンが設置され、前記バルーン内には高周波通電用電極が設置され、前記バルーン内の内筒には複数のバルーン内灌流用ノズルが穿たれ、前記バルーン内の内筒の先端部にバルーン膜に接して温度センサーが設置され、前記高周波通電用電極と前記温度センサーは、前記カテーテルシャフト内の通電線にて高周波発生器および温度計に接続され、前記外筒と前記内筒により形成され前記バルーン内部に通じる送液路には、前記バルーン内へ冷却液を送る灌流ポンプが接続され、前記内筒内には弾性材で被覆されたガイドワイアーが挿入可能に設けられる高周波バルーンカテーテルシステムである（図１〜４）。【００１１】  請求項２の発明は、請求項１のシステムにおいて、前記バルーン内の内筒の遠位部と近位部には前記複数のノズルが穿たれ、前記遠位部に設けたノズルのサイズは前記近位部のものより大きく、その灌流量も多いことを特徴とする（図５Ａ〜５Ｅ）。【００１２】  請求項３の発明は、請求項１のシステムにおいて、冷却液による前記バルーン内への灌流により、前記バルーンと接する標的組織の内膜温度を４５度以下に調節しながら、高周波電界放射により標的管腔臓器の中膜温度を４５度から５０度に上昇させる特徴を有する（図６）。【００１３】  請求項４の発明は、請求項１のシステムにおいて、前記バルーンと接する標的組織の内膜温度を４５度以下に保ち、通電時間を３０秒から６０秒に設定することにより、内膜の損傷を最小限にとどめることができる特徴を有する（図７〜１０）。【００１４】  請求項５の発明は、請求項１におけるシステムにおいて、標的管腔臓器の中膜を４５度から５０度にて３０〜６０秒間加温することにより、中膜細胞の損傷を最小限にとどめながらコラーゲン繊維を軟化し、３〜６気圧の低圧での前記バルーンの���張により、標的管腔臓器の乖離や断裂なく狭窄部を拡大しうることを特徴とする（図７〜１０）。【００１５】  請求項６の発明は、請求項１のシステムにおいて、前記高周波通電用電極への高周波通電を間欠的に施行するか、あるいは強弱を付けて施行することを特徴とする。【００１６】  請求項７の発明は、請求項１のシステムにおいて、前記バルーンの前後に前記電極を設置して、その間のインピーダンスを測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】  請求項１の発明の概要を、図１〜４，５Ａ〜５Ｅに示す。カテーテルシャフトの内筒にガイドワイアーを挿入し、送液路を介してバルーン内液を吸引すると、バルーンは収縮する一方で、バルーン内に灌流液を注入すると、バルーンは拡張し、内筒に穿たれたノズルより灌流液は外部に放出される。高周波通電を行なうと、バルーン内部の高周波通電用電極より高周波電界が均一に放射され、バルーン周囲を加熱する。このとき、バルーン内の内筒の先端部に位置し、バルーン膜に接するよう配置された温度センサーでは、バルーン膜の表面温度に近似した値をモニターできる。【００１８】  請求項２の発明では、請求項１のシステムにおいて、前記バルーン内の内筒には遠位部から近位部にかけて複数のノズルが穿たれ、ノズルの大きさは遠位部より近位部が小さく作成されているので、バルーンが狭窄部にきつく挿入された状態でも、バルーン内灌流液は近位部ノズルから内筒内に流れて高周波通電用電極を内側から冷却し、バルーンが狭窄部より拡張された状態では、バルーン内灌流液は主にバルーン内を通過したあと遠位部ノズルより内筒の外に放出され、バルーン内および高周波通電用電極を冷却する（図５Ａ〜５Ｅ）。【００１９】  請求項３の発明では、請求項１のシステムを用いて、バルーン長２０ｍｍ、径２．５〜５ｍｍの時は、冷却液によるバルーン内灌流量を１分間に１０ｃｃから５０ｃｃとし、高周波出力を２０〜８０Ｗにすると、バルーン膜と接する標的組織の内膜温度は４５度以下に調節され、高周波電界放射により標的管腔臓器の中膜温度は４５度から５０度に上昇するので、中膜コラーゲンを軟化させ、細胞成分には凝固壊死などの大きな影響は与えない（図６）。【００２０】  請求項４の発明では、請求項１のシステムにおいて、バルーンと接する標的組織の内膜温度を４５度以下にすることで、内膜損傷を少なくすることができる（図７〜１０）。【００２１】  請求項５の発明では、請求項１のシステムにおいて、標的管腔臓器の中膜を４５度から５０度にて３０〜６０秒間加温することにより、中膜細胞の損傷を最小限にとどめながらコラーゲン繊維を軟化し、３〜６気圧の低圧でのバルーンの拡張により、標的組織中膜の断裂や血管のリコイルなく狭窄部を拡大しうるために急性血管閉塞の合併症は生ぜず、拡張後も再狭窄を最小限にとどめうることを特徴とする（図７〜１０）。【００２２】  請求項６の発明では、請求項１のシステムにおいて、前記高周波通電用電極への高周波通電を間欠的あるいは強弱を付けて施行することで、バルーンと接する組織の深部温度を高めることができる。【００２３】  請求項７の発明では、請求項１のシステムにおいて、前記バルーンの前後には電極が設置されていて、通電線によりインピーダンス測定器に接続されており、高周波加温による組織の変化をモニターすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の高周波バルーンカテーテルシステムにおいて、カテーテルの内筒と外筒の先端近傍にバルーンが設置され、バルーン内には高周波通電用電極が設けられ、内筒の遠位部には複数のバルーン内部灌流用のノズルが穿たれ、その遠位にバルーン膜と接するように温度センサーが設置されたときの要部構成を示す説明図である。ここでは、高周波発生器よりバルーン内の高周波通電用電極と体表面の対極板との間で高周波通電を行うと、高周波通電用電極の周囲に高周波電界が放射され、送液ポンプにて内筒と外筒との間の送液路を介してバルーン内液を注入すると、バルーン内液は内筒の遠位部ノズルより外部に排出され、バルーンを冷却する。
【図２】同上、バルーンを血管狭窄部に挿入し、バルーン内に灌流液を注入したときの状態を示した説明図である。
【図３】同上、バルーン内に灌流液を注入しながら高周波通電すると、バルーン内の近位部ノズルから遠位部ノズルを流れて、バルーンの内部と高周波通電用電極を冷却する状態を示した説明図である。
【図４】同上、血管の内膜が傷害されず、中膜コラーゲンが主に４５度から５０度の加熱で軟化することで、３〜６気圧の比較的低圧でのバルーン内加圧で血管が拡張される状態を示した説明図である。
【図５Ａ】同上、バルーン内の内筒の近位部と遠位部にノズルが穿たれた高周波バルーンカテーテルシステムを示す説明図である。
【図５Ｂ】同上、バルーンカテーテル内筒内のガイドワイアーを血管狭窄部に挿入した状態を示す説明図である。
【図５Ｃ】同上、バルーン内液を吸引すると、弾性ガイドワイアーは膨張してノズルを閉塞し、バルーンは収縮して血管狭窄部を通過する状態を示した説明図である。
【図５Ｄ】同上、高周波通電を施行しながらバルーン内液の注入を開始すると、バルーン内液は近位部ノズルより内筒と遠位バルーン内を通過して、カテーテル先端より排出され、高周波通電用電極は灌流液で内側から冷却される。このとき高周波電界は狭窄部に放射され、血管中膜が主に加熱されながら拡張される状態を示した説明図である。
【図５Ｅ】同上、冷却液の注入速度をさらにあげるとバルーン内圧はさらに上昇し、血管狭窄部は加熱拡張され、バルーン内液はバルーンと狭窄部の間隙を通過して内筒遠位部ノズルを通過して排出される状態を示した説明図である。
【図６】同上、出力４０Ｗの高周波通電下でバルーン内を１分間３０ｃｃで灌流しながら、バルーン表面と接触する組織の温度として、バルーン表面から１ｍｍ，２ｍｍ，３ｍｍの深部における組織の温度を同時に記録したグラフであるが、表面温度は４５度以下であるが１ｍｍ深部温度は４５度から５０度の値をとる。
【図７】同上、豚の腸骨動脈内に前記バルーンカテーテルを挿入し、バルーン内に灌流液を３〜６気圧にて１分間３０ｃｃの速度で注入して、バルーン内を灌流しつつ拡張しながら、高周波通電を出力４０Ｗで１分間行ったときの透視画像である。
【図８】同上、血管形成術後の組織の全体像を示したものである。
【図９】同上、血管加温拡張後の病理組織像を示したものである。
【図１０】同上、図９の部分Ｘの強拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】  以下、本発明で提案するバルーンカテーテルシステムについて、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】  図１〜図４および図５Ａは、本発明の一実施形態における高周波バルーンカテーテルシステムの要部構成を示している。同図において、１は管腔臓器内に挿入可能な筒状のカテーテルシャフトであって、このカテーテルシャフト１は、互いに前後方向にスライド可能な中空状の外筒シャフト２と中空状の内筒シャフト３とにより構成される。外筒シャフト２の先端部４の近傍と、内筒シャフト３の先端部５の近傍間には、収縮拡張可能なバルーン６が設置されている。バルーン６はポリウレタンやＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）などの耐熱性に富むレジンで薄膜状に形成されて、適度に弾性がある。また、バルーン６の前方と後方にそれぞれ円筒状で、他の部位よりも細径のネック６Ａ，６Ｂをもち、ここでカテーテルシャフト１に固定されている。さらにバルーン６内部において、内筒シャフト３には灌流用のノズル７が穿たれている。
【００２７】  外筒シャフト２と内筒シャフト３との間には、バルーン６の内部に通じる送液路９が形成される。この送液路９を介して、バルーン６の内部に冷却液Ｃとなる液体（通常は、冷却した蒸留水あるいはブドウ糖液と非イオン系造影剤の混合液）が充填されると、バルーン６は回転体形状である例えば略球形に膨らむと同時に、バルーン６内の内筒シャフト３に設けた複数のノズル７を通過して、内筒シャフト３の先端に開口する放出孔３Ａから外部に冷却液Ｃが放出される構成となっている。１０は、バルーン６を標的部位に誘導するためのガイドワイアーであり、このガイドワイアー１０は内筒シャフト３を挿通して設けられている。
【００２８】  バルーン６の内部には、高周波通電用電極１１と温度センサー１２がそれぞれ設置される。高周波通電用電極１１は、高周波電界Ｅを放射する電極として、内筒シャフト３の外周にコイル状に巻回されて設けられている。また、高周波通電用電極１１は単極構造であって、カテーテルシャフト１の外部に設けられた対極板１３との間で高周波通電を行なうように構成され、通電すると高周波通電用電極１１より高周波電界Ｅが周囲に放射されるようになっている。
【００２９】  温度検知部としての温度センサー１２は、バルーン６の内部において、高周波通電用電極１１よりも前方で内筒シャフト３の先端にバルーン膜と接するように設けられており、バルーン６の表面に近い温度を検知する構成となっている。なお、図には示していないが、当該温度センサー１２の他に、バルーン６の前後にモニター用の電極を固定して、これらの電極に通電線を通してインピーダンス測定器を接続することにより、バルーン６の前後間のインピーダンス測定も可能である。
【００３０】  カテーテルシャフト１の外部において、前記送液路９の基端には連絡管２２が連通接続される。この連絡管２２の基端には、三方活栓２３の一つの接続口が接続され、三方活栓２３の残り二つの接続口には、バルーン６の拡張用の輸液手段２４と、バルーン６の収縮用のシリンジ２５がそれぞれ接続される。三方活栓２３には指で回動操作可能な操作片２７が設けられており、この操作片２７を操作することで、輸液手段２４とシリンジ２５の何れかを、連絡管２２ひいては送液路９に連通接続させる構成になっている。
【００３１】  輸液手段２４は、冷却液Ｃを貯留する輸液ボトル２８と、輸液ボトル２８に連通する輸液ポンプ２９とにより構成される。これにより、三方活栓２３により輸液手段２４と連絡管２２を連通させた状態で、輸液ポンプ２９を作動させると、輸液ボトル２８からの冷却液Ｃが輸液ポンプ２９を通して送液路９に圧送され、バルーン６内が陽圧になる。また、液体回収器としてのシリンジ２５は、三方活栓２３に接続する筒状体３０に可動式のピストン３１を備えて構成される。そして、三方活栓２３によりシリンジ２５と連絡管２２を連通させた状態で、ピストン３１を引き戻すと、バルーン６の内部から送液路９を通過して、筒状体３０の内部に液体が回収され、バルーン６内が陰圧になる。
【００３２】  その他、カテーテルシャフト１の外部には高周波発生器４１が設けられ、バルーン６の内部に設置された高周波通電用電極１１と温度センサー１２は、それぞれカテーテルシャフト１の内部に設けた通電線４２，４３によって、高周波発生器４１と電気的に接続される。高周波発生器４１は、通電線４２を通じて高周波通電用電極１１と対極板１３との間に電力である高周波エネルギーを供給して、液体で満たされたバルーン６全体を加温するもので、別な通電線４３を通じて送られてくる温度センサー１２からの検知信号により、バルーン６の表面温度を測定し、その温度を表示する温度計（図示せず）を備えている。また、高周波発生器４１は温度計で測定された温度情報を逐次取り込み、通電線４２を通じて高周波通電用電極１１と対極板１３との間に供給する高周波電流のエネルギー（出力）を決定する構成となっている。通電線４２，４３は、内筒シャフト３の軸方向全長にわたり、内筒シャフト３に沿って固定される。
【００３３】  なお本実施形態では、バルーン６の内部を加熱する加熱手段として高周波通電用電極１１を用いているが、バルーン６の内部を加熱できれば、特定のものに限定されない。例えば、高周波通電用電極１１と高周波発生器４１の代わりに、超音波発熱体と超音波発生装置、レーザー発熱体とレーザー発生装置、ダイオード発熱体とダイオード電源供給装置、ニムロム線発熱体とニクロム線電源供給装置の何れかを用いることができる。
【００３４】  また、カテーテルシャフト１およびバルーン６は、その内部を加熱する際に、熱変形などを起こさずに耐え得る耐熱性レジン（樹脂）の素材で全て構成される。バルーン６の形状は、短軸と長軸が等しい球形の他に、例えば短軸を回転軸とした扁球や、長軸を回転軸とした長球や、俵型などの各種回転体形状とすることができるが、どのような形状であっても、管腔内壁に密着した場合に変形するコンプライアンスのある弾性部材で形成される。
【００３５】  前述したバルーン６の陽圧時に、ノズル７を通過してバルーン６の外部に放出される冷却液Ｃの量、すなわちバルーン６からの内液放出量は、送液ポンプ２９の出力で調節できる。ここでは、温度センサー１２からの検知信号を受けて、バルーン６の表面温度が摂氏４５度以下を保つように、高周波通電用電極１１から発生する高周波エネルギーや、輸液ポンプ２９の出力を自動的に可変調節する温度制御手段４５を備えるのが好ましい。
【００３６】  前記ノズル７は少なくとも、バルーン６の内部において、内筒シャフト３の遠位部にあって、高周波通電用電極１２の前方に位置する遠位部ノズル７Ａを備えている。それ以外にノズル７は、内筒シャフト３の近位部にあって、高周波通電用電極１２の後方に位置する近位部ノズル７Ｂを備えることもできる。図１に示す例では、何れも複数の遠位部ノズル７Ａ−１，７Ａ−２を、内筒シャフト３の遠位部前後にそれぞれ配置する一方で、近位部ノズル７Ｂを設けずにノズル７を構成している。図２〜図４に示す例では、前述の遠位部ノズル７Ａ−１，７Ａ−２に加えて、内筒シャフト３の近位部に配置した複数の近位部ノズル７Ｂとの組み合わせにより、ノズル７を構成している。図５Ａ〜図５Ｅに示す例では、遠位部ノズル７Ａと近位部ノズル７Ｂとの組み合わせにより、ノズル７を構成している。なお図示しないが、近位部ノズル７Ｂを内筒シャフト３の近位部前後にそれぞれ配置してもよい。
【００３７】  また、図５Ａ〜図５Ｅに示すガイドワイアー１０は、弾性に富む弾性材５１で表面全体を被覆されており、外力により膨張または収縮する構成となっている。ガイドワイアー１０の先端部は、先端に向かうに従い径小なテーパー状に形成され、ガイドワイアー１０の先端を内筒シャフト３の放出孔３Ａよりも前方にスライドしたときに、弾性材５１の変形膨張によりノズル７を設けた内筒シャフト３のルーメン（内腔）に当接し適合する形状を有する。
【００３８】  次に、上記構成における実施の方法として、本実施形態における高周波バルーンカテーテルシステムによる血管の拡張を、図５Ｂ〜５Ｅでそれぞれ説明する。これらの各図および図２〜図４において、符号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３はそれぞれ、血管の内膜，中膜，外膜を示し、符号Ｎは血管狭窄部を示している。
【００３９】  経動脈的にガイヂングシース（図示せず）を狭窄部Ｎに挿入し、これを介しガイドワイアー１０を用いてカテーテルシャフト１とバルーン６を含むバルーンカテーテルを冠動脈内に挿入する（図５Ｂ）。カテーテルシャフト１の後端において、バルーン６の内部につながる送液路９の出口に接続した三方活栓２３にシリンジ２５を接続し、シリンジ２５と送液路９を連通させた状態でピストン３１を引き戻して、バルーン６の内部を強く吸引すると、バルーン６内の内筒シャフト３に穿たれたノズル７とガイドワイアーの接合部は閉じて、バルーン６の内部は陰圧となり、強く収縮する。これにより、血管狭窄部Ｎにバルーン６を挿入することができる（図５Ｃ）。
【００４０】  次に、送液路９に通じる連絡管２２に輸液ポンプ２９をつなぎ、三方活栓２３により輸液ポンプ２９と送液路９を連通させた状態で、輸液ポンプ２９を動作させて冷却液Ｃをバルーン６内にゆっくりと注入しながら、バルーン６内に設けられた高周波通電用電極１１と体部に貼った対極板１３との間で、高周波発生器４１を用いた高周波通電を開始する。バルーン６内に達した冷却液Ｃは、バルーン６の近位部を拡張させながら、近位部ノズル７Ｂを介して内筒シャフト３の中空内部を通過したあと、一部は内筒シャフト３の遠位部ノズル７Ａを介してバルーン６の遠位部を拡張すると共に、残りは内筒シャフト３の中空内部をそのまま通過して、先端の放出孔３Ａより外部に排出される（図５Ｄ）。冷却液Ｃが内筒シャフト３内を灌流することによる高周波通電用電極１１の冷却によって、血管内膜Ｓ１の損傷を避け、狭窄部Ｎは高周波通電用電極１１からの高周波電界放射とバルーン６の内圧上昇により加温拡張される。
【００４１】  ここで、輸液ポンプ２９による冷却液Ｃの注入速度を上げると、バルーン６はさらに拡張し、バルーン６の近位部と遠位部との間の凹みが小さくなる。そのため、冷却液Ｃはバルーン６の内部を主に通過して、遠位部ノズル７Ａから内筒シャフト３の中空内部を通過して、先端の放出孔３Ａより外部に放出される。バルーン６の外面に接する血管狭窄部Ｎの拡張が不十分の時には、冷却液Ｃの注入速度をさらに上げてバルーン６の内圧を高めるか、高周波発生器４１の高周波出力を上げて、高周波通電用電極１１と対極板１３との間の電界を強くする。
【００４２】  こうして、血管狭窄部Ｎが充分拡張したら（図５Ｅ）、高周波発生器４１による高周波通電を終了し、再びガイドワイアー１０を挿入し、シリンジ２５を用いて送液路９からバルーン６の内液となる冷却液Ｃを吸引し、バルーン６を収縮させて血管狭窄部Ｎより抜去し、カテーテル先端より確認造影する。
【００４３】  本実施形態における高周波バルーンカテーテルシステムは、上述した血管狭窄だけでなく、尿道、尿管、胆道、膵管の狭窄にも応用できる。
【００４４】  また図２に示すように、内筒シャフト３の遠位部前後に遠位部ノズル７Ａ−１，７Ａ−２を各々設けた高周波バルーンカテーテルシステムでは、前述の手順で血管狭窄部Ｎに収縮したバルーン６を挿入した後、輸液ポンプ２９を動作させて冷却液Ｃをバルーン６内に注入すると、冷却液Ｃは近位部ノズル７Ｂを介して内筒シャフト３の中空内部を通過したあと、内筒シャフト３の遠位部後方ノズル７Ａ−２を介してバルーン６の遠位部を拡張し、そこから遠位部前方ノズル７Ａ−１を介して内筒シャフト３の中空内部を再び通過して、先端の放出孔３Ａより外部に排出される。
【００４５】  この場合も図３に示すように、高周波発生器４１に対極板１３を接続して、高周波通電用電極１１と対極板１３との間で高周波通電を開始すると、狭窄部Ｎは高周波通電用電極１１からの高周波電界放射とバルーン６の内圧上昇により加温拡張されるが、灌流液となる冷却液Ｃは、近位部ノズル７Ｂと遠位部後方ノズル７Ａ−２との間で内筒シャフト３の中空内部を流れて、バルーン６の内部と高周波通電用電極１１を冷却するので、血管内膜Ｓ１は損傷されない。また、中膜Ｓ２のコラーゲンを主に摂氏４５度から５０度の加熱で軟化させることで、バルーン６の内部を比較的低圧の３〜６気圧で加圧しても、血管の狭窄部Ｎを容易に拡張できる。バルーン６が狭窄部Ｎを拡張するのに伴い、バルーン６の近位部と遠位部との間の凹みが小さくなると、冷却液Ｃはバルーン６の内部を主に通過して、遠位部前方ノズル７Ａ−１から内筒シャフト３の中空内部を通過して、先端の放出孔３Ａより外部に放出される（図４）。
【００４６】  なお、図２〜図４における高周波バルーンカテーテルシステムで、図５Ａ〜図５Ｅに示すような弾性材５１を被覆したガイドワイアー１０を適用してもよい。何れの場合も、テーパー状に形成されたガイドワイアー１０の先端を内筒シャフト３の放出孔３Ａよりも前方にスライドさせた状態で、送液路９からバルーン６の内液となる冷却液Ｃを吸引すると、その吸引力によりバルーン６内が陰圧となり、ガイドワイアー１０の弾性材５１が変形膨張してノズル７を閉鎖することで、バルーン６を強く収縮することができる。
【００４７】  本実施形態の高周波加温バルーンカーテルシステムは、カテーテルシャフト１の先端に設置された膜状のバルーン６内に高周波通電用電極１１を設置し、バルーン６内における内筒シャフト３に、バルーン内液排出用の複数のノズル７が穿たれ、内筒シャフト３に設置された高周波通電用電極１１が、内筒シャフト３の外部のみならず内部からの灌流により、強制的に冷却される特徴を有する。さらに、バルーン６内の内筒シャフト３の先端部に、バルーン６の内面と接して温度センサー１２が設置されるので、温度センサー１２からの検知信号を受けて、高周波発生器４１によりバルーン６の表面温度をほぼ正確に知ることができる。バルーン６の表面温度は、高周波発生器４１に備えた温度計を通してリアルタイムに視認できる。
【００４８】  そのため、本実施形態の高周波バルーンカテーテルシステムを血管に適用すると、バルーン６の表面温度を摂氏４５度以下に保つように、高周波通電用電極１１と対極板１３との間に供給する高周波エネルギーを調整することで、バルーン６と接する内皮細胞を傷害せずに、管腔臓器中膜を摂氏４５度〜５０度で３０〜６０秒間加温できる。これにより、細胞障害は軽微にしてコラーゲンは軟化し、輸液ポンプ２９により３〜６気圧の比較的低圧でバルーン６の内部を加圧して、コラーゲンを伸展することで、血管断裂なく狭窄部を拡張することができる。
【００４９】  また、高周波発生器４１から高周波通電用電極１１への高周波通電を中止した後も、輸液ポンプ２９によるバルーン６内の加圧と灌流冷却を持続することで、加温治療部の炎症反応を抑制するとともに、コラーゲンは伸展状態で形状記憶されて、管腔臓器の拡張状態を維持することが可能となる。
【００５０】  こうした一連の手順は、高周波発生器４１に備えた温度計を視認しながら、高周波通電用電極１１から発生する高周波エネルギーや、輸液ポンプ２９からバルーン６内に送り出される冷却液Ｃの供給量を手動で調整すれば実現できる。特に本実施形態では、温度センサー１２で検知されるバルーン６の表面温度が摂氏４５度以下を保つように、高周波通電用電極１１から発生する高周波エネルギーや、輸液ポンプ２９からバルーン６内に送り出される冷却液Ｃの供給量を自動的に可変調整する温度制御手段４５を備えているので、バルーン６の表面温度をリアルタイムで視認しつつ、そうした手動調整を不要にできる。また、温度制御手段４５は、高周波通電用電極１１への通電時間を３０秒から６０秒の間に設定できる構成とするのが好ましい。
【００５１】  さらに、こうしたバルーン６の内部を冷却し、バルーン６の外部を加温する高周波バルーンカテーテルシステムでは、従来のバルーンカテーテル部材を利用し、高周波通電用電極１１も極細線を使用することにより、バルーン６のプロファイルをあまり変えずに、冠動脈形成用などの細径の血管狭窄部治療にも応用できる利点がある。
【００５２】  図７は、本発明に至る種々の動物実験で、豚の腸骨動脈内にバルーンカテーテル１を挿入し、バルーン６の内部に灌流液となる冷却液Ｃを３〜６気圧にて１分間に３０ｃｃの速度で注入して、バルーン６の内部を灌流しつつ拡張しながら、高周波通電を出力４０Ｗで１分間行ったときの透視画像である。バルーン加温加圧拡張後に、血管造影すると、血管は乖離なく拡張している。
【００５３】  図８は、血管形成術後の組織の全体像であり、腸骨動脈の直径は３．２ｍｍから６．１ｍｍに拡張している。
【００５４】  図９は、血管加温拡張後の病理組織像であるが、ここでは中膜を中心に細胞の変性が認められるが、血管解離、中膜断裂や内膜剥離はなく、血管壁は伸展している。なお図１０は、図９の部分Ｘを拡大したものである。
【００５５】  以上のように、本実施形態の高周波バルーンカテーテルシステムは、カテーテルシャフト１が内筒となる内筒シャフト３と外筒となる外筒シャフト２で構成され、内筒シャフト３の先端部５と外筒シャフト２の先端部４との間には、収縮拡張可能なバルーン６が設置されており、バルーン６の内部には内筒シャフト３に装着して高周波通電用電極１１が設置され、バルーン６内部の内筒シャフト３には複数のバルーン内灌流用のノズル７が穿たれ、バルーン６内部の内筒シャフト３の先端部にバルーン６の膜に接して温度センサー１２が設置され、高周波通電用電極１１と温度センサー１２は、カテーテルシャフト１内の通電線４２，４３にて温度計付きの高周波発生器４１に接続され、外筒シャフト２と内筒シャフト３とにより形成され、バルーン６の内部に通じる送液路９には、バルーン６内へ冷却Ｃ液を送る灌流ポンプとしての輸液ポンプ２９が接続され、内筒シャフト３の中空内部には、弾性材５１で被覆されたガイドワイアー１０を挿入可能に設けている。
【００５６】  この場合、カテーテルシャフト１の内筒シャフト３にガイドワイアー１０を挿入し、送液路９を介してバルーン６の内液を吸引すると、ガイドワイアー１０の弾性材５１が変形拡張して内筒シャフト３に穿たれたノズル７を閉塞し、バルーン６は収縮する一方で、バルーン６の内部に灌流液となる冷却液Ｃを注入するとバルーン６は拡張し、ガイドワイアー１０の弾性材５１が変形収縮して、ノズル７を開放することで、ノズル７より内筒シャフト３の中空内部を通して灌流液は外部に放出される。また、高周波発生器４１から高周波通電用電極１１に対して高周波通電を行なうと、バルーン６内部の高周波通電用電極１１より高周波電界が均一に放射され、バルーン６の周囲を加熱する。このとき、バルーン６の内部で内筒シャフト３の先端部に位置し、且つバルーン６の膜に接するよう配置された温度センサー１２は、バルーン６の表面温度に近似した値をモニターでき、このバルーン６の表面温度から、高周波通電用電極１１から発生する高周波エネルギーや、輸液ポンプ２９からバルーン６内に送り出される冷却液Ｃの供給量を適切に調整すれば、管腔臓器を構成する細胞の障害は最小限にして、管腔臓器の接着物質であるコラーゲンを軟化させ圧力で引き延ばすことが可能な高周波バルーンカテーテルシステムを提供できる。
【００５７】  また、図５Ａ〜図５Ｅで示すように、バルーン６内部における内筒シャフト３の遠位部と近位部には、複数のノズル７として遠位部ノズル７Ａと近位部ノズル７Ｂが各々穿たれ、遠位部ノズル７Ａのサイズは近位部ノズル７Ｂのサイズよりも大きく、その灌流量も多いことを特徴としている。
【００５８】  この場合、バルーン６内部の内筒シャフト３には遠位部から近位部にかけて複数のノズル７が穿たれ、ノズル７の大きさは遠位部ノズル７Ａよりも近位部ノズル７Ｂが小さく形成されているので、バルーン６が狭窄部Ｎにきつく挿入された状態でも、バルーン６内の灌流液となる冷却液Ｃは、近位部ノズル７Ｂから内筒シャフト３の中空内部に流れて、高周波通電用電極１２を内側から冷却し、バルーン６が狭窄部Ｎより拡張された状態では、バルーン６内の冷却液Ｃは主にバルーン６内を通過した後に、遠位部ノズル７Ａより内筒シャフト３の中空内部を通して外部に放出され、バルーン６の内部および高周波通電用電極１２を効果的に冷却することができる。
【００５９】  また本実施形態では、冷却液Ｃによるバルーン６の内部への灌流により、バルーン２と接する標的組織の内膜温度を４５度以下に調節しながら、高周波通電用電極１１からの高周波電界放射により標的管腔臓器の中膜温度を４５度から５０度に上昇させる特徴を有する。これは、温度センサー１２で検知されるバルーン６の表面温度に基づき、バルーン６と接する標的組織の内膜温度を４５度以下に保ちながら、標的管腔臓器の中膜温度が４５度から５０度の間になるように、輸液ポンプ２９からバルーン６内に送り出される冷却液Ｃの単位時間当たりの供給量と、高周波通電用電極１１からの高周波出力を、好ましくは温度制御手段４５が自動的に制御調整することで達成される。
【００６０】  この場合、バルーン６の長さが２０ｍｍで、径が２．５〜５ｍｍの時は、冷却液Ｃによるバルーン６の内部への灌流量を１分間に１０ｃｃから５０ｃｃとし、高周波通電用電極１１からの高周波出力を２０〜８０Ｗにすると、バルーン６の膜と接する標的組織の内膜温度は４５度以下に調節され、高周波電界放射により標的管腔臓器の中膜温度は４５度から５０度に上昇するので、中膜コラーゲンを軟化させ、細胞成分には凝固壊死などの大きな影響は与えないようにすることができる。
【００６１】  また本実施形態では、バルーン６と接する標的組織の内膜温度を４５度以下に保ち、高周波通電用電極１１の通電時間を３０秒から６０秒に設定することにより、内膜の損傷を最小限にとどめることができる特徴を有する。これは、温度センサー１２で検知されるバルーン６の表面温度に基づいて、バルーン６と接する標的組織の内膜温度を４５度以下に保つように、高周波通電用電極１１の通電時間を３０秒から６０秒の間に設定して、高周波通電用電極１１からの高周波出力を、好ましくは温度制御手段４５が自動的に制御調整することで達成される。
【００６２】  これにより、バルーン６と接する標的組織の内膜温度を４５度以下にすることで、内膜損傷を少なくすることが可能となる。
【００６３】  また本実施形態では、標的管腔臓器の中膜を４５度から５０度にて３０〜６０秒間加温することにより、中膜細胞の損傷を最小限にとどめながらコラーゲン繊維を軟化し、３〜６気圧の低圧でのバルーン６の拡張により、標的管腔臓器の乖離や断裂なく狭窄部を拡大しうる構成としている。これは、温度センサー１２で検知されるバルーン６の表面温度に基づいて、標的管腔臓器の中膜が４５度から５０度の範囲となるように、高周波通電用電極１１の通電時間を３０秒から６０秒の間に設定して、高周波通電用電極１１からの高周波出力を自動的に制御調整すると共に、バルーン６の内圧が３〜６気圧の範囲となるように、輸液ポンプ２９からバルーン６内に送り出される冷却液Ｃの単位時間当たりの供給量を自動的に制御調整する温度制御手段４５を備えて達成される。
【００６４】  この場合、高周波通電用電極１１からの高周波出力を制御して、標的管腔臓器の中膜を４５度から５０度にて３０〜６０秒間加温することにより、中膜細胞の損傷を最小限にとどめながらコラーゲン繊維を軟化し、輸液ポンプ２９からバルーン６内に送り出される冷却液Ｃの単位時間当たりの供給量を制御して、３〜６気圧の低圧でのバルーン６の拡張により、標的組織中膜の断裂や血管のリコイルなく狭窄部を拡大することで、急性血管閉塞の合併症は生ぜず、拡張後も再狭窄を最小限にとどめうることが可能となる。
【００６５】  本高周波バルーンカテーテルシステムでは、高周波発生器４１が高周波通電用電極１１への高周波通電を連続的ではなく間欠的に施行するか、或いは一定ではなく強弱を付けて施行するように構成するのが好ましい。高周波通電用電極１１への高周波通電を間欠的あるいは強弱を付けて施行することで、バルーン６と接する組織の深部温度を高めることができる。
【００６６】  また図示しないが、バルーン６の前後にインピーダンス測定用の電極を設置し、その間のインピーダンスをインピーダンス測定器で測定する構成を付加してもよい。この場合、バルーン６の前後には電極が設置されていて、通電線によりインピーダンス測定器に接続されており、このインピーダンス測定器により高周波加温による組織の変化をモニターすることができる。
【００６７】  なお本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。本発明は、血管や胆管、尿道、尿管、膵管、気管、食道、腸管などの管腔臓器の狭窄部拡張に適用できる。また、カテーテルシャフト１やバルーン６の各形状は、上記実施形態で示したものに限定されず、治療部位に応じた種々の形状に形成してもよい。
【符号の説明】
【００６８】  １  カテーテルシャフト  ２  外筒シャフト（外筒）  ３  内筒シャフト（内筒）  ６  バルーン  ７  ノズル  ９  送液路  １０  ガイドワイアー  １１  高周波通電用電極  １２  温度センサー  ２９  輸液ポンプ（灌流ポンプ）  ４１  高周波発生器（温度計）  ４２  通電線  ４３  通電線  ５１  弾性材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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