DE60008072T2

DE60008072T2 - Verfahren und vorrichtungen zur herstellung von kollateralen kanälen in den lungen

Info

Publication number: DE60008072T2
Application number: DE60008072T
Authority: DE
Inventors: D. Joel COOPER; Bryan Loomas; Don Tanaka; D. Michael LAUFER; David Thompson; M. James DAVENPORT
Original assignee: Broncus Technologies Inc
Current assignee: Broncus Technologies Inc
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2020-08-08
Also published as: US20020042565A1; ATE258768T1; US20050085801A1; EP1143864A2; EP1143864B1; EP1151729A1; US20060276807A1; US6629951B2; AU6530800A; CA2393898A1; US20020042564A1; US20110146673A1; US20050049615A1; US20040073201A1; JP2003506132A; US20050096529A1; US6692494B1; WO2001010314A2; DE60008072D1; EP1400204A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist auf Vorrichtungen zum Ändern des Gasstroms in einer Lunge zwecks Verbesserung des Expirationszyklus einer Person, insbesondere von Personen mit chronischer obstruktiver Lungenerkrankung (COPD, Chronic Obstructive Pulmonary Disease), gerichtet. Insbesondere werden Vorrichtungen zum Erzeugen und Wahren von kollateralen Öffnungen oder Kanälen durch die Atemwegwand offenbart, damit die ausgeatmete Luft direkt aus dem Lungengewebe heraus gelangen kann, um sowohl den Austausch von Sauerstoff schließlich in das Blut zu erleichtern und/oder überblähte Lungen zu dekomprimieren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Der Begriff "chronische obstruktive Lungenerkrankung" (COPD) wird allgemein zur Beschreibung der Erkrankungen Emphysem und chronische Bronchitis verwendet. Früher war COPD kurz auch als COLD (Chronic Obstructive Lung Disease), CAO (Chronic Airflow Obstruction) oder CAL (Chronic Airflow Limitation) bekannt. Manche sind auch der Meinung, dass bestimmte Arten von Asthma unter die Definition von COPD fallen. Ein Emphysem ist durch eine Vergrößerung der Lufträume in der Lunge gekennzeichnet. Somit ist Emphysem eine anatomische Definition und kann nur bei einem lebenden Patienten angenommen werden. Chronische Bronchitis ist durch eine übermäßige Schleimproduktion im Bronchialbaum gekennzeichnet. Chronische Bronchitis ist eine klinische Definition und bezeichnet Personen, die diese Erkrankung definierende Kriterien erfüllen. Es ist nicht selten, dass eine Person an beiden Erkrankungen leidet.
1995 schätzte die American Lung Association (ALA), dass zwischen 15–16 Millionen Amerikaner an COPD leiden. Die ALA schätzte, dass COPD die vierthäufigste Todesursache in den USA ist. Die ALA schätzt, dass der Prozentsatz an Emphysemerkrankungen bei 7,6 pro Tausend Einwohner und der Prozentsatz chronischer Bronchitis bei 55,7 pro Tausend Einwohner liegt.
COPD-Betroffene sind aufgrund eingeschränkter Lungenfunktionen mit Behinderungen konfrontiert. Für gewöhnlich sehen sich COPD-Betroffene auch mit Verlust von Muskelkraft und der Unfähigkeit, normale tägliche Arbeiten zu erledigen, konfrontiert. Häufig suchen Patienten, die eine Behandlung von COPD wünschen, einen Arzt erst an einem Punkt auf, da die Krankheit schon fortgeschritten ist. Da die Schädigung der Lunge irreversibel ist, besteht wenig Hoffnung auf Besserung. Meistens kann der Arzt die Auswirkungen der Erkrankung nicht rückgängig machen, sondern kann nur Behandlung und Rat anbieten, um das Fortschreiten der Erkrankung zu stoppen.
Zum Verständnis der schädlichen Auswirkungen von COPD muss die Funktionsweise der Lunge kurz beschrieben werden. Die Hauptfunktion der Lunge besteht darin, den Austausch von zwei Gasen durch Entfernen von Kohlenstoffdioxid aus dem venösen Blut und dessen Ersetzen durch Sauerstoff zu ermöglichen. Zur Erleichterung dieses Austausches sieht daher die Lunge eine Blutgasgrenzfläche vor. Der Sauerstoff und das Kohlenstoffdioxid bewegen sich zwischen dem Gas (Luft) und dem Blut durch Diffusion. Diese Diffusion ist möglich, da das Blut über kleine Blutgefäße (Kapillare) zu einer Seite der Blutgas-Grenzfläche transportiert wird. Die Kapillaren sind um zahlreiche Lungenbläschen (Alveolen) gewickelt, die als Blutgasgrenzfläche dienen. Eine typische menschliche Lunge enthält etwa 300 Millionen Alveolen.
Die Luft wird zur anderen Seite dieser Blutglasgrenzfläche durch natürliche luftleitende Atemwege befördert, die nachstehend als natürliche Atemwege oder Atemwege bezeichnet werden und aus sich verzweigenden Röhren bestehen, die enger, kürzer und zahlreicher werden, je tiefer sie in die Lunge vordringen. Die Atemwege beginnen mit der Luftröhre, die sich in die linken und rechten Bronchien verzweigt, welche sich in Lappenbronchien, dann in Segmentbronchien teilen. Zuletzt führt die Verzweigung hinunter zu den terminalen Bronchiolen, die zu den Alveolen führen. Knorpelspangen finden sich als Teil der Wände über große Strecken der Atemwege von der Luftröhre zu den Bronchien. Die Knorpelspangen werden mit Verzweigung der Atemwege seltener. In den letzten Bronchiengenerationen schließlich finden sich die Knorpelspangen nur an den Verzweigungspunkten. Die Bronchien und Bronchiolen lassen sich dadurch unterscheiden, dass die Bronchien proximal der letzten entlang der Atemwege gefundenen Knorpelspange liegen, während die Bronchiolen distal zur letzten Knorpelspange liegen. Die Bronchiolen sind die kleinsten Atemwege, die keine Alveolen enthalten. Die Funktion der Bronchien und Bronchiolen besteht darin, luftleitende Atemwege vorzusehen, die eingeatmete Luft zur Gasblutgrenzfläche zu führen. Diese leitenden Atemwege sind jedoch nicht am Gasaustausch beteiligt, da sie keine Alveolen enthalten. Der Gasaustausch findet vielmehr in den Alveolen statt, die sich im distalsten Ende der Atemwege finden.
Die Mechanik der Atmung umfasst die Lunge, den Brustkorb, das Zwerchfell und die Bauchdecke. Während des Einatmens ziehen sich die Atemmuskeln zusammen, was das Volumen des Brustraums erhöht. Durch das Weiten des Brustraums wird der Pleuradruck, der Druck im Brustraum, bezüglich des Drucks an den Atemwegsöffnungen zu einem Unterdruck. Daher strömt Luft in die Lunge, was zu einer Weitung der Lunge führt. Während des nicht forcierten Ausatmens entspannen sich die expiratorischen Muskeln und die Lunge beginnt sich wieder zusammenzuziehen und an Größe zu verlieren. Die Lunge zieht sich zusammen, da sie elastische Fasern enthält, die mit jedem Atemzug bei Dehnung der Lunge eine Weitung und bei Luftentleerung eine Entspannung ermöglichen. Diese Eigenschaft wird als elastische Retraktion bezeichnet. Die Retraktion der Lunge bewirkt, dass der alveoläre Druck den Druck an den Atemwegsöffnungen übersteigt, was bewirkt, dass Luft aus der Lunge herausströmt und die Lunge entleert. Wenn die Retraktionsfähigkeit der Lunge geschädigt ist, kann sich die Lunge nicht zusammenziehen und ihre Größe gegenüber dem gedehnten Zustand verringern. Dadurch kann die Lunge nicht die gesamte eingeatmete Luft herauspressen.
Ein Emphysem ist durch eine irreversible Schädigung der Alveolarwände gekennzeichnet. Die Lufträume distal der terminalen Bronchiole werden vergrößert, mit Zerstörung ihrer Wände, welche aufgrund eines biochemischen Abbaus zerstört werden. Wie vorstehend erläutert ist die Lunge vor allem aufgrund elastischer Fasern und Gewebe, die als Elastin bezeichnet werden und in den Atemwegen und Lungenbläschen zu finden sind, elastisch. Wenn diese Fasern und Gewebe geschwächt werden, nimmt die elastische Retraktionsfähigkeit der Lunge ab. Der Verlust elastischer Retraktion trägt dazu bei, dass mehr Luft in die Lungenbläschen gelangt, als austreten kann, was verhindert, dass die Lunge ihre Größe gegenüber ihrem gedehnten Zustand verringert. Ferner führt der biochemische Abbau der Wände der Alveolarwände zu einem Verlust an radialer Stütze für die Atemwege, was beim Ausatmen zu einer Verengung der Atemwege führt.
Chronische Bronchitis ist durch übermäßige Schleimbildung im Bronchialbaum gekennzeichnet. Für gewöhnlich liegen eine allgemeine Größenzunahme (Hypertrophie) der großen Bronchien sowie chronische entzündliche Veränderungen der kleinen Atemwege vor. Übermäßige Schleimmengen finden sich in den Atemwegen und halbfeste Schleimpfropfen können einige kleine Bronchien verstopfen. Für gewöhnlich sind auch die kleinen Atemwege verengt und weisen entzündliche Veränderungen auf.
Bei COPD kommt es zu einer Verringerung des Atemflusses infolge 1) teilweiser Atemwegsokklusion durch übermäßige Sekretbildung, 2) Atemwegsverengung nach glatter Muskulaturkontraktion, Bronchialwandödem und Inflation der Atemwege und 3) Verringerung der Lungenelastizität und der auf die Atemwege ausgeübten Haltekräfte, welche die Durchgängigkeit des Lumens wahren. Infolge von COPD schließen sich die Atemwege vorzeitig bei einem anomal hohen Lungenvolumen. Wie vorstehend erwähnt liegt bei einer Emphysemlunge eine Abnahme von Lungenparenchym vor, da es größere und weniger Lungenbläschen gibt. Somit liegt eine Abnahme der Parenchymgewebemenge vor, welches die Atemwege radial stützt. Dieser Verlust an radialer Traktion lässt den Atemweg leichter zusammenbrechen. Mit Abnahme von Lungenretraktion und Atemwegsverschluss bei höheren Lungenvolumina nimmt das Restvolumen an Gas in der Lunge zu. Daher beeinträchtigt dieses vermehrte Restgasvolumen die Fähigkeit der Lunge, während des Einatmens weiteres Gas einzuatmen. Dadurch kann eine Person mit fortgeschrittener COPD nur kurze flache Atemzüge machen.
Ein Aspekt einer Emphysemlunge ist, dass der Atemfluss zwischen benachbarten Lungenbläschen, bekannt als kollaterale Ventilation, viel häufiger als bei einer normalen Lunge ist. Zwar kann der Widerstand gegenüber kollateraler Ventilation bei einer Emphysemlunge herabgesetzt sein, doch hilft der herabgesetzte Widerstand dem Patienten nicht bei der Atmung, da die Gase nicht als Ganzes in die Lunge gelangen und austreten können.
Wenngleich es keine Heilung für COPD gibt, umfasst die Behandlung derzeit Bronchodilatatormedikamente und Lungenreduktionsoperation. Die Bronchodilatatormedikamente entspannen und erweitern die Atemwege, wodurch das Restvolumen reduziert und der Gasstrom erhöht wird, was mehr Sauerstoff in die Lunge gelangen lässt. Bronchodilatatormedikamente sind jedoch nur eine kurze Zeit lang wirksam und erfordern wiederholte Anwendung. Zudem sind Bronchodilatatormedikamente nur bei einem bestimmten Prozentsatz der mit COPD diagnostizierten Bevölkerung wirksam. In manchen Fällen wird den an COPD erkrankten Patienten zusätzlich Sauerstoff gegeben, um beim Atmen zu helfen. Neben der unpraktischen Handhabung, da ein Sauerstoffspender für Alltagstätigkeiten bereitgestellt und transportiert werden muss, erfüllt der Sauerstoff leider nur teilweise seine Funktion und eliminiert nicht die Wirkungen von COPD. Zudem können Patienten, die eine zusätzliche Sauerstoffzufuhr benötigen, für gewöhnlich nie mehr ohne Sauerstoff normal funktionieren.
Die Lungenvolumenreduktionsoperation ist ein Vorgehen, welches Teile der Lunge entfernt, die überbläht sind. Die Verbesserung tritt für den Patienten ein, wenn ein verbleibender Teil der Lunge eine relativ bessere elastische Retraktion aufweist, was eine verringerte Atemwegsobstruktion möglich macht. Das verringerte Lungenvolumen verbessert auch die Effizienz der Atemmuskeln. Die Lungenreduktionsoperation ist jedoch ein äußerst traumatisches Vorgehen, das das Öffnen der Brust und der Brusthöhle erfordert, um einen Teil der Lunge zu entfernen. Somit erfordert das Vorgehen eine längere Genesungsphase. Daher werden die langfristigen Vorteile dieser Operation derzeit noch beurteilt. Jedenfalls meint man, dass die Lungenreduktionsoperation in den Emphysemfällen erwünscht ist, wo nur ein Teil der Lunge von einem Emphysem betroffen ist. In Fällen, da die Lunge nur teilweise emphysematisch ist, vergrößert ein Entfernen eines Teils der emphysematischen Lunge die Brusthöhle, in der sich das nicht erkrankte Parenchym ausdehnen und kontraktieren kann. Wenn die gesamte Lunge emphysematisch ist, ist das Parenchym weniger elastisch und kann sich nicht weiten, um eine größere Fläche im Lungenhohlraum zu nutzen.
Sowohl Bronchodilatatormedikamente als auch Lungenreduktionsoperation können nicht die vermehrte kollaterale Ventilation in der erkrankten Lunge nutzen. Die Notwendigkeit eines medizinischen Vorgehens, das einige der durch COPD verursachten Probleme mildern kann, bleibt bestehen. Es besteht auch Bedarf an einem medizinischen Vorgehen, das einige der durch COPD verursachten Probleme mildert, unabhängig davon, ob ein Teil der Lunge oder die gesamte Lunge von einem Emphysem betroffen ist. Die Erzeugung und Wahrung von kollateralen Öffnungen durch eine Atemwegwand, welche ausgeatmete Luft direkt aus dem für den Gasaustausch zuständigen Lungengewebe heraus gelangen lässt. Diese kollateralen Öffnungen dekomprimieren letztendlich eine überblähte Lunge und/oder erleichtern einen Austausch von Sauerstoff in das Blut.
ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren für das Ändern eines Gasstroms in einer erkrankten Lunge nach Anspruch 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Nebenansprüchen definiert. Eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus WO-A-9717014 bekannt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A–1C zeigt verschiedene Zustände natürlicher Atemwege und die Blutgasschnittfläche.
1D–1G zeigt Vorrichtungen und Verfahren für das Ermitteln des Maßes der kollateralen Ventilation in einer Lunge.
2A zeigt einen natürlichen Atemweg mit einem kollateralen Kanal im Vergleich zu einem Blutgefäß.
2B–2K zeigen Verfahren zum Umgehen eines Blutsgefäßes vor der Erzeugung eines kollateralen Kanals.
2B–2E zeigen verschiedene Verfahren für das Delaminieren eines Atemwegs von einem Blutgefäß.
2F zeigt die Verwendung einer Sonde zur Ermittlung eines Orts für die Erzeugung eines kollateralen Kanals.
2G–2K zeigen die Verwendung von Sensoren zur Ermittlung eines Orts für die Erzeugung eines kollateralen Kanals.
3A–3I zeigen Verfahren und Vorrichtungen für das Erzeugen einer kollateralen Öffnung in einem natürlichen Atemweg.
3J–3K zeigen ein Verfahren für das Falten von Epithelgewebe durch einen kollateralen Kanal.
4 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren für das gleichzeitige Erzeugen zahlreicher kollateraler Kanäle oder das Platzieren zahlreicher Sonden.
5A–5W zeigen verschiedene Konfigurationen implantierbarer Conduits.
6A–6D zeigen Vorrichtungen für das Feststellen von Blutgefäßen in Gewebe.
6E–6O zeigen verschiedene Vorrichtungen für das Feststellen von Blutgefäßen in Gewebe, wobei die Vorrichtungen auch locherzeugende Anordnungen umfassen.
6P–6V zeigen verschiedene Elektrodenkonfigurationen für locherzeugende Anordnungen der Vorrichtung.
7A–7B zeigen Vorrichtungen und Verfahren für das Erzeugen eines kollateralen Kanals mit einer Vorrichtung mit einer locherzeugenden Anordnung und auch für das Erhalten des Gewebes, das den kollateralen Kanal umgibt.
7C–7D zeigen weitere Elektrodenkonfigurationen zur Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei denen der Aufbau der Elektroden die mögliche Tiefe eines durch die Elektrode gebildeten kollateralen Kanals begrenzt.
8A–8U zeigen Abwandlungen von erfindungsgemäßen Conduits.
9A–9I zeigen Abwandlungen der Verfahren und Vorrichtungen für das Platzieren von erfindungsgemäßen Conduits.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird in den beigefügten Ansprüchen festgelegt. Ausführungen, die nicht in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht Teil der vorliegenden Erfindung. Bevor auf die Erfindung eingegangen wird, werden in den 1A–1C vereinfachte Darstellungen verschiedener Zustände eines natürlichem Atemwegs und einer an einem distalen Ende dieser Atemwege befindlichen Blutgasgrenzfläche gezeigt. 1A zeigt einen natürlichen Atemweg 100, welcher schließlich zu einer Blutgasgrenzfläche 102 verzweigt. 1B zeigt einem Atemweg 100 und eine Blutgasgrenzfläche 102 einer Person mit COPD. Die Obstruktionen 104 beeinträchtigen die Passage von Gas zwischen den Atemwegen 100 und der Grenzfläche 102. 1C zeigt einen Teil einer emphysematischen Lunge, bei der sich die Blutgasgrenzfläche 102 aufgrund des Verlusts der Grenzflächenwände 106, die aufgrund eines biochemischen Abbaus der Wände 106 zerstört wurden, ausweitet. Ebenfalls dargestellt ist eine Konstriktion 108 des Atemwegs 100. Es versteht sich im Allgemeinen, dass für gewöhnlich eine Kombination der in den 1A–1C gezeigten Phänomene vorliegt. Noch häufiger werden die in den 1B und 1C gezeigten Lungenzustände in der gleichen Lunge gefunden.
Die folgenden Veranschaulichungen sind Beispiele der hierin beschriebenen Erfindung. Es ist beabsichtigt, dass die Kombinationen von Ausgestaltungen bestimmter Ausführungen oder die Kombinationen der bestimmten Ausführungen selbst in den Schutzumfang dieser Offenbarung fallen.
Wie nachstehend eingehender erläutert wird, ist für diese Erfindung in all ihren Ausgestaltungen die Schaffung und Wahrung von kollateralen Öffnungen oder Kanälen durch die Atemwegwand von zentraler Bedeutung, so dass die ausgeatmete Luft direkt aus dem Lungengewebe und in die Atemwege gelangen kann, um letztendlich den Austausch von Sauerstoff in das Blut zu erleichtern und/oder eine überblähte Lunge zu dekomprimieren. Der Begriff "Lungengewebe" soll das beim Gausaustausch beteiligte Gewebe umfassen, einschließlich aber nicht ausschließlich die Gasaustauschmembranen, Alveolarwände, Parenchym und/oder anderes derartiges Gewebe. Zur Verwirklichung von Sauerstoffaustausch lassen die kollateralen Kanäle eine Fluidverbindung zwischen einem Atemweg und Lungengewebe zu. Daher wird der Gasstrom in der Lunge durch Ändern oder Umleiten des Gasstromes in der Lange oder völlig in der Lunge verbessert. 1D zeigt schematisch eine Lunge 118, um ein Prinzip der hierin beschriebenen Erfindung vorzuführen. Wie gezeigt, bringt ein kollateraler Kanal 112 Lungengewebe 116 in Fluidverbindung mit Atemwegen 100, was ausgeatmete Luft direkt aus dem Atemweg 100 gelangen lässt. Wie gezeigt, können die verengten Atemwege 108 für gewöhnlich verhindern, dass Luft das Lungengewebe 116 verlässt. In dem in 1D gezeigten Beispiel können Conduits 200 in den kollateralen Kanälen 112 platziert werden, um zur Wahrung der Durchgängigkeit der kollateralen Kanäle 112 beizutragen. Daher ist es nicht erforderlich, die Pleura zu durchstechen, um den Gasstrom in der Lunge zu verbessern. Die Erfindung ist zwar nicht auf die Anzahl der kollateralen Kanäle beschränkt, die geschaffen werden können, doch ist bevorzugt, dass 1 oder 2 Kanäle pro Lungenlappen platziert werden. Die bevorzugte Anzahl an Kanälen liegt zum Beispiel bei 2–12 Kanälen pro Einzelpatient.
Da die Erfindung zur Verbesserung der Funktion der Lunge dient, kann demgemäss eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Endoskop oder ein Bronchoskop umfassen, das so ausgelegt ist, dass es einen Ort für das Schaffen eines kollateralen Kanals auffindet und den kollateralen Kanal erzeugt. Eine weitere Abwandlung umfasst das größenmäßige Auslegen der erfindungsgemäßen Vorrichtung solcherart, dass sie in einen Arbeitskanal eines Endoskops oder Bronchoskops passt. Der Kürze halber umfasst im Nachstehender jede Erwähnung eines Endoskops auch den Begriff Bronchoskop.
Die Erfindung umfasst das Beurteilen des Maßes der kollateralen Ventilation, die in einem Lungenbereich stattfindet, um einen Ort für das Schaffen eines kollateralen Kanals auszuwählen. Die Erfindung kann das Lokalisieren eines Orts für das Schaffen eines kollateralen Kanals durch optische Untersuchung eines Atemwegs auf dynamischen Kollaps umfassen. Ein Verfahren zur optischen Untersuchung umfasst die Verwendung einer Glasfaserleitung oder Kamera, die in die Lunge und durch die Atemwege vorbewegt werden kann. Andere Abwandlungen einer optischen Untersuchung der Lunge zur Ermittlung der Position eines Orts für das Schaffen des kollateralen Kanals verwenden nichtinvasive Bildgebung, einschließlich aber nicht ausschließlich Radiographie, Computertomographie, Ultraschall, Doppler und akustische Bildgebung. Diese Bildgebungsverfahren können auch eingesetzt werden, um die zu erzeugende Anzahl kollateraler Kanäle zu ermitteln.
In der Erfindung ist auch die Zugabe verschiedener Wirkstoffe zur Unterstützung während der Bildgebung der Atemwege oder Lunge beabsichtigt. Ein Beispiel umfasst die Verwendung eines unschädlichen Gases, beispielsweise Xenon, um die Darstellung der überblähten Teile der Lunge während der radiologischen Bildgebung zu verbessern. Ein weiteres Beispiel umfasst die Verwendung des Einbringens eines Fluids in die Lunge, um ein verbessertes Schallübermittlungsmedium zwischen der Vorrichtung und dem Gewebe bei Abwandlungen der Erfindung unter Verwendung von Ultraschall-, akustischer oder anderer Bildgebung zur Hand zu geben.
Eine weitere Abwandlung der Erfindung umfasst Verfahren und Vorrichtungen für das Auslösen eines Kollapses des Atemwegs, um das Maß der kollateralen Ventilation in der Lunge zu ermitteln. Ein Beispiel umfasst das Pressen eines Fluids, z. B. ein Gas, Luft, Sauerstoff, etc. durch den Atemweg und in die Lungenbläschen. Als Nächstes wird zur Beurteilung der Durchgängigkeit des Atemwegs der Druck in dem Atemweg verringert. Ein Beispiel, wie der Druck in dem Atemweg verringert wird, umfasst das Abpumpen von Luft in eine Richtung weg von den Lungenbläschen. Konstriktion eines Atemwegs bei einem Druckabfall kann ein Hinweis auf kollaterale Ventilation der Lunge in diesem Bereich sein.
1E zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung 212 für das Auslösen eines Kollapses der Atemwegswand 100. Die Vorrichtung 212 umfasst ein Fluidzufuhrelement 214, das an einem distalen Ende der Vorrichtung 212 positioniert ist. Das Fluidzufuhrelement 214 ist so ausgelegt, dass es ein Fluidvolumen durch den Atemweg 100 und in ein (nicht abgebildetes) Lungenbläschen transportiert. Die Vorrichtung 212 kann auch eine Sonde 216 umfassen, die so ausgelegt ist, dass sie Daten in der Lunge erfasst. Die Sonde 216 kann auch einfach aus einem Kanal bestehen, der Signale außerhalb der Lunge übermittelt. Zudem können das Fluidzufuhrelement 214 und die Sonde 216 auch nicht separate Kanäle sein. Ferner kann – muss aber nicht – die Vorrichtung 212 ein Okklusionselement 218 umfassen, das dafür ausgelegt ist, einen Abschnitt des Atemwegs 100 zwischen dem Okklusionselement 218 und den (nicht abgebildeten) Lungenbläschen zu isolieren. Das Okklusionselement 218, welches eine Abdichtung gegenüber den Wänden des Atemwegs 100 bildet, kann ein teilweise geschlossenes System bilden, was eine effektivere Suche nach kollateraler Ventilation zwischen den (nicht abgebildeten) Lungenbläschen erlaubt. Die Vorrichtung transportiert einen Fluidstoß durch das Fluidzufuhrelement 214 und nutzt anschließend die Sonde 216 zum Messen von Eigenschaften wie Druck, Fluss oder Rückkehrvolumen, um das Maß kollateraler Ventilation zu ermitteln. Der Begriff Fluid soll Luft oder ein Gas, wie z. B. Sauerstoff, etc. umfassen. Wenn zum Beispiel die Lungenbläschen krank sind (wie in 1C gezeigt) entweicht/dispergiert das forcierte Fluid aufgrund der kollateralen Ventilation der Lungenbläschen durch ein anderes Lungenbläschen. Dadurch kann die Sonde 216 am Ort keinen Anstieg von Druck, Volumen, Fluss oder einer anderen Eigenschaft des Fluids feststellen. Eine weitere Abwandlung der Erfindung umfasst die Verwendung des Fluidzufuhrelements 214, um Fluid distal des okkludierten Segments hinzuzuführen oder zu entnehmen, sowie die Verwendung der Sonde 216, um Fluss- oder Druckänderungen in dem Bereich zu überwachen. Wenn zum Beispiel nach Zugabe/Entnahme von Fluid sich der Druck in dem okkludierten Segment nicht aufbaut/fällt, kann angenommen werden, dass das Gas kollateral durch kranke Luftbläschen abgelassen wird.
1F zeigt eine weitere Abwandlung der Erfindung. In diesem Beispiel umfasst die Vorrichtung 220 eine Probe 216 und ein Gaszufuhrelement 214, die von einander getrennt sind. In dieser Abwandlung ist das Fluidzufuhrelement 214 so ausgelegt, dass es eine Wand des Atemwegs 100 passiert, so dass Fluid direkt in ein Lungenbläschen 102 gepresst oder abgesaugt werden kann.
1G zeigt eine noch weitere Abwandlung der Erfindung. Bei dieser Abwandlung kann die Vorrichtung 222 mindestens einen Fluidaustauschgang 224 aufweisen. Die Vorrichtung 222 kann über den Gang 224 Fluid in den Atemweg 100 pressen. Dann kann Fluid über den Gang 224 abgesaugt werden, wodurch der Druck distal der Vorrichtung 222 gesenkt wird. Die Drucksenkung lässt Fluid aus dem Atemweg 100 heraus und weg von dem (nicht abgebildeten) Lungenbläschen strömen. In diesem Fall kann der Atemweg 100 kollabieren, wenn die den Atemweg 100 umgebenden Lungenbläschen erkrankt sind und kollaterale Ventilation stattfindet. Eine Abwandlung der Erfindung kann ein aufweitbares Element 218 umfassen, zum Beispiel einen Ballon, um eine Abdichtung gegenüber den Wänden des Atemwegs 100 zu erzeugen. Die Ausbildung einer Abdichtung kann ein teilweise geschlossenes System bilden, um nach kollateraler Ventilation zwischen den (nicht abgebildeten) Lungenbläschen zu suchen. Wie vorstehend beschrieben kann das Beobachten eines kollabierenden Atemwegs 100 einen wünschenswerten Ort für das Schaffen eines kollateralen Kanals anzeigen.
2A zeigt ein Blutgefäß 110 an einer Außenwand eines Atemwegs 100. In dieser Figur ist der mit Hilfe dieser Erfindung erzeugte kollaterale Kanal 112 weg von der Gefäßwand 110 angeordnet. Eine solche Positionierung des kollateralen Kanals 112 eliminiert das Risiko einer Ruptur des Gefäßes 110 während der Bildung des kollateralen Kanals 112. Wie vorstehend erwähnt soll der Begriff Kanal eine Öffnung, einen Schlitz, einen Riss, ein Loch oder eine andere denkbare, künstlich geschaffene Öffnung umfassen.
Natürlich ist es nicht so, dass Blutgefäße unbedingt so praktisch angeordnet sind, wie in 2A ersichtlich. Daher kann es wünschenswert sein, die Gefäße zu bewegen oder zu umgehen. 2B zeigt eine erste Art der Bewegung des nahegelegenen Gefäßes. 2B zeigt das Aufblasen des Atemwegs 100 mit Hilfe eines Ballons 204, der an einer Zufuhrvorrichtung 202 vorgesehen ist. Wie in 2C gezeigt, werden bei Luftablassen des Ballons 204 der Atemweg 100 und das Gefäß 110 delaminiert, wodurch das Gefäß von dem Bereich direkt außerhalb des Atemwegäußeren bewegt wird. Es wird weniger wahrscheinlich, dass das folgende Schaffen eines kollateralen Kanals mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorgehensweisen das Gefäß trifft.
2D zeigt eine weitere Vorrichtung 206 und ein Verfahren für das Delaminieren eines Atemwegs 100 von einem Gefäß 110. Bei dieser Abwandlung verschließen die beiden Ballons (204 & 205) den Atemweg 100. Wie in 2E gezeigt, delaminieren bei Anlegen eines Vakuums das Gefäß 110 und der Atemweg 100, wenn sich der Atemweg 100 von dem Gefäß 110 löst. Es kann wünschenswert sein, einen Kanal zu schaffen, während der Atemweg zusammengezogen ist, wie dies in 2E gezeigt wird.
2F zeigt das Einführen einer Sonde 210 in eine Wand des Atemwegs 100. Zwar ist die Sonde 210 als einzelne Sonde dargestellt, doch kann die Zufuhrvorrichtung 208 so ausgelegt werden, dass sie mehrere Sonden hat. Wie vorstehend beschrieben kann die Sonde 210 das Vorhandensein von Blut feststellen, z. B. wenn die Sonde in ein Gefäß eingeführt wird. Die Sonde 210 könnte zum Beispiel so konfiguriert sein, dass sie eine Wand des Atemwegs 100 durchstößt und das Vorhandensein von Blut feststellt. Optional könnte die Sonde 210 ein Vakuum erzeugen, um das Eindringen von Blut in die Sonde 210 zu erleichtern. Die Sonde 210 kann auch Ultraschallerfassung zur Ermittlung der Position eines Gefäßes einsetzen. Ultraschall kann zum Beispiel verwendet werden, um Änderungen der Zusammensetzung des Gewebes hinter der Atemwegwand zur Ermittlung der Position eines Gefäßes zu ermitteln. Eine Sonde 210 kann z. B. Niederfrequenz-Radioenergie nutzen, um Wärme an einem Punkt zu induzieren und das Vorhandensein eines Gefäßes durch Messen einer Temperaturänderung aufgrund der Konduktion weg oder dem Entfernen von Wärme durch das im Gefäß fließende Blut ermitteln. Eine weitere Abwandlung ist, dass die Sonde 210 Änderungen der Impedanz bei einer vorher geregelten Stromentladung durch den Blutstrom feststellen könnte. Wenn eine Sonde 210 während ihrer Wanderung außerhalb des Atemwegs Blut feststellt, könnte der Anwender eine andere Stelle für einen kollateralen Kanal wählen.
Eine andere Abwandlung der Erfindung umfasst Verfahren und Vorrichtungen für das Ermitteln, ob ein Blutgefäß sich in der Nähe eines potenziellen Orts befindet. Das Durchführen dieser Ermittlung vor dem Erzeugen des Kanals ist vorteilhaft, da das Risiko des Durchstoßen eines Blutgefäßes minimiert wird. Wie vorstehend erwähnt, kann eine nicht invasive Bildgebung verwendet werden, um Blutgefäße zu lokalisieren oder das Nichtvorhandensein eines Gefäßes an einem Ort zu bestätigen. 2G zeigt ein Beispiel dieser Abwandlung der Vorrichtung 226 mit einem einzigen Sensor 228. Die Vorrichtung kann, muss aber nicht unbedingt, lenkbar und drehbar sein, so dass der Sensor 228 in Kontakt mit einem Teil der Wand des Atemwegs 100 gebracht werden kann. Bei nicht lenkbaren Abwandlungen kann die Vorrichtung mit Hilfe eines Endoskops an einen Ort hin positioniert werden. Die Vorrichtung 226 kann auch starr sein, so dass der Sensor 228 in festen Kontakt mit einer Wand des Atemwegs 100 gebracht werden kann. Wichtig ist, dass die Vorrichtung nicht 'wandert', was das Schaffen eines kollateralen Kanals abseits von dem ursprünglich abgesuchten Bereich bewirkt. Ein derartiges Ereignis kann ein Blutgefäß bedrohen (z. B. Durchstechen, Ruptur oder anderweitiges Öffnen des Blutgefäßes), auch wenn der Schritt des Feststellens des Orts das Fehlen eines Blutgefäßes angezeigt hat. In diesen Fällen bietet eine starrere Wand zusätzliche Vorteile.
Eine weitere Abwandlung der Erfindung umfasst das Einbringen eines Fluids in den Atemweg, um ein Medium für das Ankoppeln des Sensors 228 an der Wand des Atemwegs 100 zum Feststellen von Blutgefäßen zur Hand zu geben. In den Fällen, da kein Fluid eingebracht wird, kann die Vorrichtung den im Atemweg vorgefundenen Schleim zum direkten Ankoppeln des Sensors 228 an der Wand des Atemwegs 100 verwenden.
2H zeigt eine weitere Abwandlung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 230 mit mehreren Sensoren 228, die in einem reihenförmigen Muster angeordnet sind. Wenngleich dies nicht gezeigt wird, könnte sich die Anordnung um den Umfang der Vorrichtung 230 erstrecken. 2I zeigt eine noch weitere Abwandlung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei diesem Beispiel umfasst die Vorrichtung 232 mehrere Sensoren 228, die in einem linearen Muster angeordnet sind. Wenngleich dies nicht gezeigt wird, kann sich das Muster auch spiralförmig oder in anderen Mustern um den Umfang der Vorrichtung 232 winden.
2J zeigt eine weitere Abwandlung der Erfindung. In diesem Beispiel umfasst die Vorrichtung 234 einen Sensor 228, der von einem ausdehnbaren Element 236, z. B. einen Ballon, umkapselt ist. Das ausdehnbare Element 236 kann mit einem Fluid oder einer anderen Substanz gefüllt sein, die den Sensor 228 mit einer Außenfläche des ausdehnbaren Elements 236 koppelt. Der Sensor 228 kann in dem ausdehnbaren Element 236 drehbar sein oder die gesamte Vorrichtung 234 kann in dem Atemweg 100 drehbar sein. Eine weitere Abwandlung der Vorrichtung 234 umfasst eine Markierung 238, welche einen Bezug für die Ausrichtung der Vorrichtung 234 in dem Atemweg 100 bietet. Die Markierung 238 ist vorzugsweise von Ferne feststellbar und kann an dem ausdehnbaren Element 2336 angebracht sein.
Eine weitere Abwandlung der Erfindung umfasst ein Mittel für das Markieren des Orts. Diese Abwandlung der Vorrichtung ermöglicht das Markieren des Orts nach dessen Auffinden. Demgemäss kann ein zuvor ausgewählter Ort, sobald er markiert wurde, lokalisiert werden, ohne dass der Umgebungsbereich auf kollaterale Ventilation oder das Vorliegen oder Fehlen eines Blutgefäßes hin erneut überprüft werden muss. Die Markierung kann durch Aufbringen eines von Ferne feststellbaren Markers, Farbstoffs oder Tinte verwirklicht werden. Oder die Markierung kann das Vornehmen einer physikalischen Markierung auf der Oberfläche des Atemwegs zum Kennzeichnen des Orts umfassen. Vorzugsweise ist die Markierung durch Bildgebungsverfahren wie Radiographie, Computertomographie-Bildgebung (CT), Ultraschall-Bildgebung, Doppler-Bildgebung, akustisches Feststellen oder thermisches Feststellen oder Lokalisieren feststellbar. Auch kann die Marke durch direktes Visualisieren feststellbar sein, zum Beispiel bei Verwendung eines Glasfaserkabels. 2K zeigt ein Beispiel der Vorrichtung 240 mit einem Sensor 228 zum Lokalisieren eines Orts und mit einem Markierungslumen 242, welches Tinte, Farbstoff oder einen anderen (nicht abgebildeten) Marker nach Lokalisieren an dem Ort aufbringen kann.
Wenngleich dies nicht gezeigt wird, kann die Erfindung eine Benutzerschnittfläche umfassen, welche eine Rückmeldung liefert, sobald ein akzeptabler Ort gefunden wurde. Zum Beispiel wird nach Lokalisieren eines Orts ein optisches oder akustisches Signal oder Bild an die Benutzerschnittfläche übertragen, um den Benutzer auf die Position eines potenziellen Orts aufmerksam zu machen. Das Signal könnte ausgelöst werden, sobald ein Blutgefäß gefunden wurde, so dass der Ort an einer anderen Position gewählt wird. In einem anderen Beispiel kann das Signal ausgelöst werden, solange kein Blutgefäß gefunden wird.
Die 3A–3I stellen verschiedene Arten des Vorsehens von Öffnungen in der Atemwegwand, welche als kollaterale Luftdurchgänge dienen können, dar.
3A zeigt einen Atemweg 100 mit einem Stechelement 300 und einem Dilatationselement 203. In diesem Beispiel führt das Stechelement 300 einen (nicht abgebildeten) Schnitt in der Wand des Atemwegs 100 durch. Als Nächstes wird das Stechelement 300 in die Wand vorbewegt, so dass ein Dilatationselement 300 den Schnitt aufweiten kann, um so einen kollateralen Kanal zu schaffen. In diesem Beispiel ist das Dilatationselement 300 als Ballon dargestellt. Eine Abwandlung der Erfindung umfasst das Füllen eines Ballons mit einem erwärmten Fluid, wenn der Ballon das Gewebe aufweitet, um den kollateralen Kanal zu bilden. Die Verwendung eines erwärmten Ballons erlaubt die Übertragung von Wärme auf den kollateralen Kanal für das Modifizieren der Heilungsreaktion. Es ist jedoch auch beabsichtigt, dass das Dilatationselement ein (nicht abgebildeter) aufweitender Keil oder eine andere ähnliche Vorrichtung ist.
3B zeigt eine Schneidevorrichtung 304 und einen Atemweg 100 mit einer in einer Wand ausgeschnittenen Öffnung 306. In diesem Beispiel ist ein Lappen 308 von der Wand ausgeschnitten und ist an einer Außen- oder Innenwand des Atemwegs 100 angebracht. Wie nachstehend erwähnt wird, kann der Lappen mit Hilfe von z. B. Klebstoffen auf Fibrin- oder Cyanoacrylat-Basis an die Wand geklebt oder geheftet werden.
3C zeigt ein Schneidwerkzeug 304, welches einen Schnitt 310 in eine Wand des Atemwegs 100 macht. 3D zeigt ein Beispiel für das unter Spannung setzen der Wände des Atemwegs 100 und das Einführen eines stumpfen Instruments 314 in den Einschnitt. In diesem Beispiel ist die Zufuhrvorrichtung 312 biegsam und kann der Kontur eines Atemwegs 100 angepasst sein, um das stumpfe Instrument 314 so zu stützen, dass das Instrument 314 in den Einschnitt eindringen kann. Die Zufuhrvorrichtung 312 wird auch zur Zufuhr eines stumpfen Instruments 314 verwendet, welches den ursprünglichen Einschnitt aufweitet. Das stumpfe Instrument 314 kann nach Bedarf eine Hakenkonfiguration aufweist.
3E zeigt die Verwendung eines Ballons 320 zum Aufdehnen eines zuvor gebildeten kollateralen Kanals in der Wand des Atemwegs 100. Dieses Vorgehen kann wahlweise mit anderen mechanischen, chemischen, auf Cryoenergie oder Hochfrequenz beruhenden Eindringsystemen zum Aufweiten der Größe der zuvor gebildeten Öffnung verwendet werden.
3F zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung 322 mit einer Hochfrequenz-Elektrode 324. Diese Abwandlung der Erfindung nutzt Hochfrequenzenergie zum Erzeugen eines kollateralen Kanals. Die Vorrichtung 322 kann monopolar oder bipolar sein. Die HF-Energie bei dieser Erfindung ist ähnlich der einer typischen HF-Schnittsonde, die in einem Bereich von 300 KHz–600 KHz arbeitet.
3G–3I zeigt weitere Abwandlungen von erfindungsgemäßen Vorrichtungen, die zum Erzeugen von kollateralen Kanälen verwendet werden. Die Vorrichtungen können HF-Energie – monopolar oder bipolar – oder leichte Infrarotwärme oder eines der anderen hier beschriebenen Verfahren verwenden. In der Abwandlung von 3G weist die Vorrichtung 328 eine Elektrode 324 auf, die an einer Seite der Vorrichtung angeordnet ist. Diese Abwandlung der Vorrichtung 328 beschränkt automatisch die Tiefe des kollateralen Kanals, da der Körper der Vorrichtung 328 an der Wand eines Atemwegs 100 verbleibt, während die Elektrode 324 einen Kanal erzeugt.
3H und 3I zeigt eine weitere Abwandlung einer Vorrichtung 330 der vorliegenden Erfindung mit einer Elektrode 324, die an einer Stirnseite der Vorrichtung angebracht ist. 3I zeigt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung 330 mit einer Elektrode an der Stirnseite 324. Die Vorrichtung 330 kann entweder eine an einer Stirnseite der Vorrichtung 330 angeordnete Elektrode 324 aufweisen oder die Vorrichtung kann ein leitendes Material mit einer Isolierschicht 332 umfassen, welche die Vorrichtung 330 bedeckt und eine Elektrodenfläche 324 frei lässt. In den in 3G–3I gezeigten Abwandlungen kann die Größe der Elektrode basierend auf der Größe des gewünschten kollateralen Kanals gewählt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch so konfiguriert sein, dass die Tiefe des kollateralen Kanals beschränkt wird. In einem Beispiel kann die Erfindung einen Vorsprung oder Anschlag 326 umfassen, um die Tiefe des kollateralen Kanals zu beschränken. Ein weiteres Beispiel umfasst die Skalenmarkierungen an einem proximalen Ende der Vorrichtung oder an dem distalen Ende, solange sie von Ferne feststellbar sind. Ebenfalls erwogen ist die Verwendung von HF-Impedanzmessung. In diesem Beispiel kann der Einsatz von HF-Impedanz genutzt werden, um zu ermitteln, wann die Vorrichtung die Wand des Atemwegs verlässt und in das Lungenbläschen oder in weniger dichtes Lungengewebe eindringt.
Die Erfindung umfasst auch das Erzeugen eines kollateralen Kanals durch Vornehmen eines einzigen oder einer Reihe von Einschnitten in einer Atemwegswand, dann Zurückklappen des geschnittenen Gewebes durch den kollateralen Kanal. Dieses Vorgehen macht es möglich, dass das Oberflächenepithel, welches zuvor an der Innenseite der Atemwegwand war, die Wände des neu gebildeten kollateralen Kanals bedeckt. Wie hier beschrieben ermöglicht das Fördern des Wachstums von Epithel über den Wänden des kollateralen Kanals eine vorteilhafte Heilungsreaktion. Der Schnitt kann durch die Verwendung von Wärme oder eine mechanische Fläche erzeugt werden. 3J zum Beispiel zeigt einen Abschnitt eines Atemwegs 100 mit mehreren Einschnitten 356, welche eine Reihe von Abschnitt 358 des Atemwegwandgewebes des Atemwegs 100 bilden. 3K zeigt die Abschnitte oder Lappen 358 der Atemwegwand, die durch den kollateralen Kanal 112 gefaltet wurden. Eine Reihe von Einschnitten 358 können vorgenommen werden, um nach Bedarf eine Reihe von Abschnitten 358 des Atemwegwandgewebes zu bilden. Ein kreuzförmiger Einschnitt würde zum Beispiel zu vier Gewebeabschnitten führen, die durch einen Kanal gefaltet werden können. Die Abschnitte 358 können mit einem Nahtmaterial oder einem Kleber befestigt werden oder die Abschnitte 358 können einfach so in das umgebende Gewebe eingeführt werden, dass sie durch den kollateralen Kanal 112 gefaltet bleiben.
Eine weitere Abwandlung der Vorrichtung umfasst Sicherheitsmerkmale wie Sonden, um das Vorhandensein von Blut zu ermitteln. Wenn eine Sonde anzeigt, dass ein Blutgefäß kontaktiert oder penetriert wird, wird ein Signal abgegeben, welches die Kanal erzeugende Vorrichtung hindert, dem Gefäß weiteren Schaden zuzufügen. Ein derartiges Merkmal minimiert das Risiko eines versehentlichen Verletzens eines Blutgefäßes in der Lunge.
Zwar zeigen die Beispiele das mechanische Ausbilden einer kollateralen Öffnung, die Erfindung ist aber nicht hierauf beschränkt. Alternative Verfahren zur Ausbildung der Öffnung sind mit der Verwendung von HG-Energie, bipolare oder monopolare Elektrochirurgie-Schnittinstrumente, Ultraschallenergie, Laser, Mikrowelle, Cryoenergie oder Chemikalien erwogen.
Die vorliegende Erfindung umfasst die Verwendung einer Vorrichtung, die das Vorhandensein oder Fehlen eines Blutgefäßes feststellen kann, indem ein Vorderteil des Vorrichtung mit Gewebe in Kontakt gebracht wird. Eine Abwandlung der Erfindung umfasst die Verwendung von Doppler-Ultraschall, um das Vorhandensein von Blutgefäßen im Gewebe festzustellen. Es ist bekannt, dass Schallwellen bei Ultraschallfrequenzen durch das Gewebe wandern und von Objekten reflektiert werden, wo Schwärzungsgradienten vorliegen. In diesem Fall haben das Echosignal und das übermittelte Signal die gleiche Frequenz. Wird das Signal von den Blutkörperchen reflektiert, die sich durch ein Blutgefäß bewegen, weist alternativ das Echosignal eine Frequenzverschiebung gegenüber dem übermittelten Signal auf. Diese Verschiebung ist als Doppler-Verschiebung bekannt. Weiterhin kann die Frequenz der Signale von Ultraschall zu einer Frequenz geändert werden, die im Bereich des menschlichen Gehörs feststellbar ist.
Der Ultraschall-Doppler arbeitet bei einer Frequenz im Ultraschallbereich, aber vorzugsweise bei 2 Mhz–30 Mhz. Es ist allgemein bekannt, die höhere Frequenzen eine bessere Auflösung liefern, während niedrigere Frequenzen ein besseres Penetrieren von Gewebe bieten. Da in der vorliegenden Erfindung der Ort der Blutgefäße keine tatsächliche Abbildung erfordert, kann ein Gleichgewicht zwischen der Notwendigkeit von Auflösung und Penetrieren des Gewebes erzielt werden. Demgemäss kann eine mittlere Frequenz verwendet werden (z. B. etwa 8 Mhz).
6A zeigt eine Abwandlung einer Vorrichtung 600, die so ausgelegt ist, dass sie wie bereit erwähnt das Vorhandensein von Blutgefäßen ermittelt. Die Vorrichtung 600 umfasst ein biegsames längliches Element 604 mit einer Wandleranordnung 606, wovon mindestens ein Teil neben einem distalen Ende des länglichen Elements 604 angeordnet ist. Zwar ist das längliche Element 604 mit einem Lumen dargestellt, doch kann das längliche Element 605 auch so gewählt werden, dass es massiv ist, oder das längliche Element 604 kann ein (nicht abgebildetes) Stützelement wie z. B. ein Geflecht für größere Festigkeit und/oder Manövrierbarkeit der Vorrichtung aufweisen. Die Wandleranordnung 606 ist so ausgelegt, dass sie ein Quellsignal erzeugt und ein Echosignal empfängt. Sie kann einen einzigen Wandler oder mehrere Wandler verwenden. Zum Beispiel kann mindestens ein erster Wandler zum Erzeugen eines Signals und mindestens ein zweiter Wandler zum Empfangen des Signals verwendet werden.
Der Wandler bzw. die Wandler können einen piezokeramischen Kristall umfassen. In der vorliegenden Erfindung ist ein Einkristall-Piezo (SCP) bevorzugt, doch die Erfindung schließt nicht die Verwendung von anderen Arten ferroelektrischer Materialien wie polykristalline Keramikpiezos, polymere Piezos oder Polymermischungen aus. Das Substrat besteht typischerweise aus piezoelektrischen Einkristallen (SCP) oder Keramikmaterialien wie PZT, PLZT, PMN, PMN-PT. Der Kristall kann auch eine mehrschichtige Zusammensetzung eines piezoelektrischen Keramikmaterials sein. Piezoelektrische Polymere wie PVDF können ebenfalls verwendet werden. Der verwendete Wandler bzw. die verwendeten Wandler können Keramikstücke sein, die mit einer leitenden Beschichtung wie z. B. Gold beschichtet sind. Andere leitende Beschichtungen umfassen aufgesputtertes Metall, Metalle oder Legierungen, z. B. ein Element der Platingruppe der Periodentafel (Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir und Pt) oder Gold. Titan (Ti) ist ebenfalls besonders geeignet. Der Wandler kann zum Beispiel weiter mit einer biokompatiblen Schicht wie Parylen oder Parylen C beschichtet sein. Der Wandler wird dann auf der Linse aufgebracht. Eine Verbindung wie z. B. biokompatibles Epoxidharz kann verwendet werden, um den Wandler mit der Linse zu verbinden. Die Wandleranordnung 606 steht mit einer Analysevorrichtung 602 in Verbindung, welche so ausgelegt ist, dass sie das Echosignal erkennt oder die Doppler-Verschiebung zwischen den Signalen misst. Wie vorstehend erwähnt kann das Quellsignal durch Änderungen der Dichte im Gewebe reflektiert werden. In diesem Fall hat das Echosignal die gleiche Frequenz wie das übermittelte Signal. Wenn das Quellsignal von dem sich in dem Gefäß bewegenden Blut reflektiert wird, weist das Echosignal eine andere Frequenz als das Quellsignal auf. Dieser Doppler-Effekt erlaubt die Feststellung, ob ein Blutgefäß im Gewebe vorhanden ist oder nicht. Zwar ist die Analysevorrichtung 602 außerhalb der Vorrichtung 600 abgebildet, doch ist erwogen, dass sie alternativ in der Vorrichtung 600 integriert sein kann. Die Wandleranordnung der Erfindung soll eine Wandleranordnung umfassen, welche die Beobachtung des Doppler-Effekts, z. B. Ultraschall, Licht, Ton, etc. erlaubt. Die in 6A gezeigte Vorrichtung 600 umfasst eine Wandleranordnung 606, welche einen Ultraschallwandler 608 und eine akustische Linse 610 umfasst, die so ausgelegt ist, dass sie ein Quellsignal über einer Außenfläche der Linse 610 bricht und streut. Die Linse 610 ist so gestaltet, dass sie die Signale stört und in eine gewünschten Richtung umlenkt. Die Linse 610 kann aus Materialien wie Dimethylpenten (Plastic-TPX), Aluminium, Kohlenstoff-Aerogel, Polycarbonat (z. B. Lexan), Polystyren, etc. bestehen. Es kann auch wünschenswert sein, ein Epoxidharz zwischen Linse 610 und Wandler 608 vorzusehen. Vorzugsweise ist das Epoxidharz dünn und wird ohne Luftspalten oder Lufttaschen aufgebracht. Ferner sollte die Dichte/Härte des Epoxidharzes die Übermittelung des Signals ermöglichen, während jede Wirkung auf oder Änderung des Quellsignals minimiert wird. Die Konfiguration der Wandleranordnung 606 erlaubt es der Linse 610, ein Signal über einem erheblichen Teil der Außenfläche der Linse 610 zu streuen. Die Linse 610 ist ferner so ausgelegt, dass ein Echosignal hin zum Wandler 608 gebrochen wird. Demgemäss ist mit der oben beschriebenen Konfiguration die Vorrichtung 600 von 6A in der Lage, Gefäße mit einem beliebigen Teil der Linse 610 festzustellen, der das Gewebe berührt (wie durch die Linie 612-612 dargestellt). Zwar ist die Linse 610 wie nachstehend beschrieben als halbkugelig dargestellt, doch kann die Linse 610 auch andere Formen aufweisen.
6B zeigt eine weitere Abwandlung der Vorrichtung 614 mit einem halbkugelförmigen Ultraschallwandler 618, der an einem Ende eines biegsamen länglichen Elements 616 befestigt ist. Der Wandler 618 steht mit einer (nicht abgebildeten) Analysevorrichtung in Verbindung, um den Doppler-Effekt zur Ermittlung der Position eines Blutgefäßes zu messen.
6C zeigt eine weitere Abwandlung der Vorrichtung 620, welche eine Wandleranordnung 622 umfasst, wovon mindestens ein Teil neben einem distalen Ende des länglichen Elements 628 angeordnet ist. Die Wandleranordnung 622 umfasst einen flachen Ultraschall-Wandler 626 und einen konus- oder keilförmigen Akustikspiegel 624. Der Spiegel 624 ist so ausgelegt, dass er das Signal über einer Fläche 360° um die Vorrichtung reflektiert. Der Winkel α des Spiegels kann so geändert werden, dass er das Signal nach Bedarf optimal lenkt.
6D zeigt eine Abwandlung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 630, welcher weiterhin ein Gelenk 632 umfasst, um ein Ende der Vorrichtung gelenkig zu verbinden, um entweder hinreichend Kontakt zu einer auf das Vorhandensein eines Blutgefäßes zu untersuchende Gewebefläche herstellen oder um im Körper zu navigieren, um den zu untersuchenden Bereich zu erreichen.
Die hierin beschriebenen Abwandlungen der Erfindung können auch für die Verwendung von Ultraschallenergie, z. B. hochenergetischem Ultraschall, ausgelegt werden, um Öffnungen in oder Markierungen an dem Gewebe zu erzeugen. In diesem Fall fungiert die Wandleranordnung und die akustische Linse auch als locherzeugende oder einen Ort markierende Vorrichtung. In diesem Fall ermöglicht die Verwendung von niedrig intensivem Ultraschall das Feststellen eines Blutgefäßes und der Position eines Orts für einen kollateralen Kanal. Die Verwendung der gleichen Vorrichtung und das Umschalten des Betriebs der Vorrichtung auf hochintensiven Ultraschall ermöglicht die Verwendung des Ultraschalls zum Erzeugen eines kollateralen Kanals.
6E zeigt eine Abwandlung einer Vorrichtung 632, welche eine Wandleranordnung 634 umfasst, die mit einem biegsamen länglichen Element 636 verbunden ist. In diesem Beispiel umfasst die Wandleranordnung 634 einen ersten Wandler 641, einen zweiten Wandler 642 und eine akustische Linse 640. Wie bereits erwähnt kann bei Abwandlungen mit verschiedenen Wandlern 641, 642 ein Wandler ein Signal abgeben, während der andere ein Signal empfängt. Ferner können beide Wandler 641, 642 gleichzeitig Signale abgeben und empfangen. Es ist beabsichtigt, dass eine Kombination aus Verwendung der Wandler zum Senden und Empfangen von Signalen in Betracht gezogen wird. Die Vorrichtung 632 umfasst weiterhin eine locherzeugende Anordnung 638 für das Erzeugen eines Kanals im Gewebe. 6E zeigt die locherzeugende Anordnung 639 als drahtartiges HF-Element. Wie dargestellt ist die Vorrichtung 632 mit einem HF-Generator 644 sowie einer Analysevorrichtung 646 verbunden, welche so ausgelegt ist, dass sie die Doppler-Verschiebung zwischen dem erzeugten und dem reflektierten Signal misst.
6F zeigt die Vorrichtung 632 von 6E, wobei die locherzeugende Anordnung 638 in die Vorrichtung 632 eingezogen ist, in diesem Fall in das längliche Element 636.
6G zeigt eine weitere Abwandlung der Vorrichtung 648, wobei eine locherzeugende Anordnung 650 außerhalb einer Wandleranordnung 606 ist. Die locherzeugende Anordnung 650 kann entweder eine HF-Vorrichtung oder eine mechanische Vorrichtung sein, die einfach das Gewebe schneidet. Die locherzeugende Anordnung 650 kann zum Beispiel ein Hypotube sein, der über die Wandleranordnung 606 gesetzt wird. Bei dieser Abwandlung der Vorrichtung 648 kann die Wandleranordnung 606 in der locherzeugenden Anordnung 650 beweglich sein oder die locherzeugende Anordnung 650 kann über die Wandleranordnung 606 bewegbar sein. In jedem Fall kann die Wandleranordnung 606 aus der locherzeugenden Anordnung 650 heraus bewegt werden, um das Vorhandensein eines Blutgefäßes zu ermitteln. Wird kein Blutgefäß gefunden, kann die Wandleranordnung 606 zurück in die locherzeugende Anordnung 650 gezogen werden, was es der locherzeugenden Anordnung 650 ermöglicht, einen Kanal in dem Gewebe zu erzeugen, entweder durch mechanisches Schneiden des Gewebes oder durch Einsatz von HF-Energie zum Erzeugen des Kanals. 6H zeigt eine Ansicht entlang der Linie 6H in 6G.
6I zeigt eine weitere Abwandlung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 652, bei welcher die Vorrichtung eine Wandleranordnung 654 in einer Öffnung 658 aufweist, durch welche sich eine locherzeugende Anordnung 656 erstrecken kann. 6J zeigt die locherzeugende Anordnung 656, wie sie sich durch die Wandleranordnung 654 erstreckt. Die locherzeugende Anordnung 656 kann HF-Elektroden oder nadelartige Elemente umfassen, welche das Gewebe punktieren, um die Kanale zu erzeugen.
6K zeigt eine Abwandlung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 666, bei welcher eine Spitze 660 der Vorrichtung einen leitenden Teil aufweist, welcher es der Spitze ermöglicht, sowohl als akustische Linse als auch als HF-Elektrode zu dienen. In diesem Fall ist die Spitze 660 mit einem HF-Generator 644 für das Erzeugen von Kanälen in dem Gewebe verbunden und ein Wandler 662 ist mit einer Analysevorrichtung 646 in Verbindung gesetzt, welche so ausgelegt ist, dass sie die Doppler-Verschiebung zwischen erzeugten Signalen und Echosignalen misst. Bei dieser Abwandlung ist die Spitze 660 von dem Wandler 662 getrennt, doch sowohl die Spitze 660 als auch der Wandler 662 stehen durch Verwendung eines Trennmediums 664 in akustischer Verbindung. Das Trennmedium 664 übermittelt Signale zwischen der Spitze 660 und dem Wandler 662. Die Beabstandung des Wandlers 662 von der Spitze 660 dient dazu, zu verhindern, dass Wärme oder HF-Energie den Wandler 662 beschädigt. Die Beabstandung zwischen dem Wandler 662 und der Spitze 662 wie in den Figuren gezeigt soll lediglich der Veranschaulichung dienen. Demgemäss kann die Beabstandung nach Bedarf variieren. Das Trennmedium muss akzeptable Ultraschallübermittlungseigenschaften aufweisen und kann auch dazu dienen, zusätzliche Thermoisolierung zu bieten. Zum Beispiel kann ein Epoxidharz für das Trennmedium verwendet werden.
6L zeigt eine Abwandlung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 680, bei welcher die Wandleranordnung 670 eine Spitze 672, ein Ultraschallkopplungsmedium 674, einen Wandler 676 und ein Verlängerungselement 678 umfasst. Bei dieser Abwandlung der Erfindung dient die Spitze 672 der Vorrichtung als akustische Linse und weist auch (nicht abgebildete) leitende Bereiche auf, welche als HF-Elektroden fungieren. Wie in 6M gezeigt, kann sich die Spitze 672 von der Vorrichtung 680 erstrecken und sich von dem Wandler 676 lösen. Das Lösen der Spitze 672 schützt den Wandler 676 vor Wärme oder HF-Energie, wenn die Spitze 672 einen Kanal im Gewebe erzeugt. Das Verlängerungselement 678 kann als Leiter zum Verbinden der Spitze 672 mit einer (nicht abgebildeten) HF-Energiezufuhr dienen. Bei Verwendung der Spitze 672 der Vorrichtung 680 in einem Ultraschallmodus kann die Spitze 672 mit dem Wandler 676 mittels Verwendung eines Ultraschallkopplungsmediums 674 gekoppelt werden. Jedes standardmäßige Ultraschallgelmaterial kann verwendet werden, es kann auch stark formbares Silikon verwendet werden. Die Verwendung einer Fluidgrenzschicht (z. B. Gel), welche permanent oder temporär sein kann, ist wünschenswert. In den Fällen, da die Grenzschicht temporär ist, kann anschließendes Aufbringen der Grenzschicht erforderlich sein.
6N zeigt eine weitere Abwandlung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 682 mit einer Spitze 684 und einem Wandler 686, die von einander lösbar sind. Die Spitze 684 kann wiederum leitende Flächen aufweisen und sowohl als (nicht abgebildete) HF-Elektrode sowie als akustische Linse dienen. Wie in 6N gezeigt, kann die Spitze 684 beim Erzeugen eines Kanals von dem Wandler 686 lösbar sein, um den Wandler 686 vor Hitze oder HF-Energie zu schützen. Die Spitze 684 kann für den Betrieb im Ultraschallmodus in Kontakt mit dem Wandler 686 gesetzt werden oder die Vorrichtung 682 kann ein Trennmedium 688 enthalten, welches die akustische Kopplung des Wandlers 686 mit der Spitze 684 nach Ablösen erlaubt.
Die 6P–6U zeigen Abwandlungen von Konfigurationen der HF-Elektrodenspitze 690 zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt können die Elektroden um einen Umfang einer Spitze, längs einer Spitze, spiralförmig entlang einer Spitze oder in einer Kombination derselben angeordnet werden. Die Elektroden 692, 694 können mit einer Vorrichtung verwendet werden, welche eine akustische Linse aufweist, oder sie können allein als locherzeugende HF-Vorrichtung eingesetzt werden. Zwar zeigen die in den 6P–6U veranschaulichten Abwandlungen bipolare HF-Vorrichtungen, doch kann die Erfindung auch eine einzelne Elektrode (monopolar) verwenden. Die Spitze 690 kann eine erste Elektrode 692 enthalten, welche durch einen elektrischen Isolator 696 (z. B. Keramik- oder Kunststoffisolator) von einer zweiten Elektrode 694 getrennt ist. Bei Abwandlungen der Vorrichtung, bei denen Elektroden an einer akustischen Linse angeordnet sind, muss eine hinreichende Fläche der Linse unbedeckt bleiben, damit genügend Kopplung für die Übermittlung eines Signals zwischen der Linse und dem Gewebe bleibt. 6V zeigt eine koaxiale Abwandlung einer bipolaren HF-Spitze mit einer ersten Elektrode 692, einer zweiten Elektrode 694 und einem Isolator 696.
6W und 6X zeigt weitere Abwandlungen der erfindungsgemäßen Linse. 6W zeigt eine Vorrichtung 724 mit einer akustischen Linse 726, welche eine abgeflachte Sphäroidform aufweist. 6X zeigt eine Vorrichtung 728 mit einer akustischen Linse 730, welche eine längliche Sphäroidform aufweist. 6Y zeigt eine Vorrichtung 732 mit einer konisch geformten akustischen Linse 734. Diese Abwandlungen sollen nur die Abwandlungen der Linse veranschaulichen. Es wird erwogen, dass die Form einer Linse nicht einer mathematischen Beschreibung, wie z. B. konisch, länglich, abgeflacht oder halbkugelförmig, folgen muss. Die Ausgestaltung der Form steht mit dem Verteilungsmuster des Signals über der Linse in Zusammenhang. Die Formen können das Verteilungsmuster beeinflussen, indem sie nach Bedarf breiter oder schmäler gehalten werden. In jedem Fall hat die Linse eine Form, die eine Abdeckung über der Stirnfläche der Vorrichtung bietet.
7A zeigt eine Abwandlung der Erfindung, bei der eine Vorrichtung 700 ein Wärmesenke-Element 702 beinhaltet. Das Wärmesenke-Element 702 kann das umgebende Gewebe während des Erzeugens des kollateralen Kanals schützen. Oder das Wärmesenke-Element 702 kann ein Abschnitt eines leitenden Materials oder ein Ballon sein. Das Wärmesenke-Element 702 kann in Fluidverbindung mit einem Lumen 704 stehen, das ein Fluid, z. B. physiologische Kochsalzlösung, liefert, welche Wärme weg von dem den Kanal umgebenden Bereich leitet.
7B zeigt eine weitere Abwandlung einer Vorrichtung 710 mit einer Fluidzufuhranordnung 706, welche dazu beiträgt, das umgebende Gewebe zu schützen, während ein Kanal erzeugt wird. Die Fluidzufuhranordnung 706 kann Fluid 708 auf den den Kanal umgebenden Bereich sprühen, aufstäuben oder anderweitig aufbringen. Zum Beispiel kann gekühlte physiologische Kochsalzlösung auf den Bereich aufgebracht werden, um eine übermäßige Erwärmung des Zielgebiets zu verhindern.
Die Erfindung umfasst die Verwendung der locherzeugenden Anordnung an der Seite der Vorrichtung, mit einer Wandleranordnung an der Spitze der Vorrichtung. 7C zeigt zum Beispiel eine Abwandlung einer HF-Elektrode 712 zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung. Die Elektrode 712 kann ein Vorsprung sein, der sich von einem leitenden Element 716 erstreckt, welches mit einem Isoliermaterial 714 bedeckt ist. Bei dieser Abwandlung beschränkt die Elektrode 716 die Tiefe des Kanals aufgrund der Materialmenge, die sich von dem leitenden Element 716 erstreckt. Das leitende Element 716 kann mit einer (nicht abgebildeten) HF-Energiequelle verbunden sein oder kann ein anderes (nicht abgebildetes) Heizelement verwenden. 7D zeigt eine weitere Abwandlung einer Elektrodenkonfiguration. Bei dieser Abwandlung umfasst die Elektrode ein kugelförmiges Element 718, das sich von einem länglichen Element 722 aus erstreckt. Die Elektrode 718 ist durch Verwendung eines Betätigungsglieds 720 durch das längliche Element 722 rückziehbar. Das Betätigungsglied 720 kann leitend und mit einer HF-Energiequelle verbunden sein, um Energie durch die Elektrode 718 zu leiten. Wiederum beschränkt die Ausgestaltung der Elektrode 718 die Penetrationstiefe der Elektrode 718 bei Erzeugen eines Kanals im Gewebe. Die hierin beschriebenen Elektroden können auch in Verbindung mit einer Vorrichtung mit einer Doppler-Anordnung eingesetzt werden.
Eine Abwandlung der Erfindung erwägt auch die Zufuhr von Arzneimitteln oder Medikamenten zu dem Bereich der kollateralen Öffnung. Ebenfalls erwogen wird die Verwendung eines Fibrin-, Cyanoacrylat- oder anderen biokompatiblen Klebstoffes zur Wahrung der Durchgängigkeit der Öffnung. Der Klebstoff könnte zum Beispiel in dem kollateralen Kanal aufgebracht werden, um die Durchgängigkeit des Kanals zu wahren oder um ein Gussimplantat des Kanals zu erzeugen. Der Kleber könnte auch den Kanal beschichten oder einen Lappen an die Wand des Atemwegs kleben.
Ferner kann die Verwendung eines biologisch absorbierbaren Materials das Wachstum von Epithel an den Wänden des Conduit fördern. Das Beschichten der Wände eines Kanals mit Dünndarmsubmukosa oder einem anderen biologisch absorbierbaren Material kann zum Beispiel Epithelwachstum fördern, wobei das biologisch absorbierbare Material schließlich vom Körper absorbiert wird.
4 zeigt eine Abwandlung einer Vorrichtung 400 mit der Fähigkeit, mehrere Öffnungen in den Wänden des natürlichen Atemwegs 100 zu erzeugen. Die Löcher können durch Dilatation, Schneiden, elektrische Energie, Mikrowellenenergie, Ultraschallenergie, Laser, chemisch oder einen anderen vorstehend erwähnten Prozess erzeugt werden. Diese Vorrichtung 400 kann auch dazu verwendet werden, mehrere Sonden abzusetzen, um die Position eines (nicht abgebildeten) Blutgefäßes mit Hilfe eines der oben erwähnten Verfahren zu ermitteln.
5A zeigt ein Implantat oder Conduit 500, das in einen natürlichen Atemweg 100 gesetzt wurde. Wie gezeigt ist ein Teil der Wand des Atemwegs 100 entfernt, wodurch eine kollaterale Öffnung 112 in dem Atemweg 100 vorgesehen wird. Das Implantat 500 weist typischerweise eine poröse Struktur auf, welche Gase zwischen dem Atemweg und den Kanälen 112 und in die Lunge passieren lässt. Zudem wahrt die Struktur des Einsatzes 500 auch die Durchgängigkeit des Atemwegs 100 und des Kanals 112.
Eine Abwandlung eines hier beschriebenen Conduit kann eine Sperrschicht umfassen, welche gegenüber Gewebe impermeabel ist. Dieser Gesichtspunkt der Erfindung verhindert, dass einwachsendes Gewebe den Kanal verschließt. Die Sperrschicht kann sich zwischen den Enden des Körpers erstrecken oder kann sich über einen einzigen Teil oder diskrete Teile des Körpers des Conduit erstrecken.
5B zeigt einen Conduit 500 mit einem aufweitbaren Aufbau in einem Atemweg 100. Für gewöhnlich weist das Conduit 500 eine poröse Wand auf, die Gase durch die Wand passieren lässt. Das Conduit 500 wird über eine Zufuhrvorrichtung 502, welche auch ein (nicht abgebildetes) aufweitbares Element enthalten kann, welches das Conduit 500 aufweitet, zugeführt. Wie in 5C gezeigt, kann das Conduit an einer Außenfläche befestige Durchstechelemente 504 aufweisen, welche es dem Conduit ermöglichen, einen Schnitt in dem Atemweg 100 vorzunehmen.
5C zeigt das Conduit 500 nach dem Aufweiten durch ein aufweitbares Element 506, z. B. eine Ballonvorrichtung, einen aufweitbaren mechanischen Korb oder einen aufweitbaren Keil. In diesem Beispiel weitet sich das Conduit 500 durch die Wände des Atemwegs 100 an den Abschnitten 508 auf. In dieser Abwandlung sitzt das Conduit 500 innerhalb der Wänden des Atemwegs 100.
5D zeigt einen tüllenartigen Einsatz 503, wobei sich das Lumen des Einsatzes 503 längs durch den kollateralen Kanal erstreckt. In diesem Beispiel wird ein Aufweitelement 501, z. B. ein Ballon, ein aufweitender mechanischer Korb oder dergleichen, verwendet, um das Conduit 503 innerhalb des kollateralen Kanals zu befestigen.
Zwar wird dies nicht gezeigt, doch umfasst die Erfindung Conduits mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 1 : 1. Dieses Verhältnis kann jedoch nach Bedarf abgeändert werden. Der Querschnitt eines Implantats kann kreisförmig, oval, rechteckig oder elliptisch sein oder kann nach Bedarf jede andere vielkantige oder gebogene Form aufweisen. Die Querschnittfläche eines Implantats 500 kann zwischen 0,196 mm² und 254 mm² liegen.
Das Conduit kann auch eine Vorrichtung sein, die eine durchgängige Öffnung wahren kann, z. B. ein Stopfen, der vorübergehend als Conduit verwendet wird und dann entfernt wird, nachdem der Kanal in einer offenen Position geheilt ist. In einer anderen Abwandlung kann der Stopfen ein massiver Stopfen ohne Öffnung sein, der entweder biologisch absorbierbar oder entfernbar ist. In diesem Fall kann der Stopfen in eine Öffnung im Gewebe gegeben werden und lässt das Gewebe unter Bildung eines kollateralen Kanal heilen, wobei der Stopfen letztendlich vom Körper absorbiert oder aus dem Körper entfernt wird.
Eine weitere Abwandlung der Erfindung wird in 5E gezeigt. In diesem Beispiel umfasst das Conduit 510 einen Kegel 514 mit einer Tülle 512 zur Anbringung an einer Wand des Atemwegs 100. Der Kegel 514 kann porös sein oder andere Öffnungen 516 aufweisen, um das Passieren von Gas durch den kollateralen Kanal zu erleichtern. Falls sich die distale Öffnung des Kegels verschließt, lässt der poröse Kegel weiterhin Gasaustausch zwischen dem kollateralen Kanal und dem natürlichen Atemweg zu.
Eine weitere Abwandlung des Conduit wird in 5F gezeigt. Das Conduit 518 kann zum Beispiel in einer 't-Form' ausgestaltet sein, wobei sich ein Teil 520 des Conduit durch den kollateralen Kanal erstreckt. Das Conduit 518 kann wiederum so konstruiert sein, dass es eine poröse Wand aufweist, um den Gasaustausch durch die Wand zuzulassen. Das Conduit kann in einer Vielzahl von Formen konfiguriert sein, solange ein Teil des Conduit sich durch den kollateralen Kanal erstreckt. Der Teil kann zu einer bestimmten Form ausgebildet sein, zum Beispiel der oben beschriebenen 't-Form', oder der Teil kann so angelenkt sein, dass er in dem Kanal abgesetzt werden kann. In diesem Fall kann ein Teil einer Wand des Conduit ein Scharnier aufweisen, damit die Wand des Conduit in einen Kanal schwenken kann.
Eine noch weitere Abwandlung des Conduit findet sich in 5G. In diesem Beispiel ist das Conduit 522 mit einer solchen Geometrie konstruiert, dass die Chance einer Wanderung des Conduit 522 in dem Atemweg 100 verringert wird.
5H zeigt ein Beispiel eines Conduit 524 mit einem asymmetrischen Profil. Das Conduit 524 kann einen Flansch 526 an einem oder an beiden Enden des Körpers 528 aufweisen. Zwar ist dies nicht gezeigt, doch kann der Flansch 526 ein kegelartiges Profil aufweisen, um das Platzieren in einem Atemweg zu erleichtern. Wie in 5J veranschaulicht, trägt das asymmetrische Profil des Conduit 524 dazu bei, eine Obstruktion des Atemwegs zu verhindern.
5K veranschaulicht eine Abwandlung des Conduit 530 mit einem Selbstreinigungsmechanismus. In diesem Beispiel ist der Selbstreinigungsmechanismus ein Loskugellager 532. Die Enden des Conduit 530 weisen einen verringerten Durchmesser 534 auf, was ein Entweichen des Lagers 532 verhindert. Wenn Gas durch das Conduit 530 strömt, bewegt sich das Lager 532 im Conduit 530 herum und reinigt es so von Ablagerungen. Die Form des Lagers 532 und die Größe und Form des verringerten Durchmessers 534 können geändert werden, um die Selbstreinigungswirkung der Vorrichtung zu optimieren.
5L und 5M zeigen weitere Abwandlungen eines selbst weitenden Conduit 536. In diesem Beispiel kann, wie in 5L gezeigt, das Conduit 536 aus einem flachen Material 538 mit einer Feder oder Federn 540 konstruiert werden. Wie in 5M gezeigt wird das Conduit 536 durch Rollen der Anordnung gebildet. Die Feder 540 bietet eine Aufweitkraft gegenüber dem Material 538. Das Conduit 536 kann auch so konstruiert werden, dass das flache Material 538 elastisch ist, wodurch die Notwendigkeit von Federn 540 umgangen wird.
5N zeigt eine weitere Abwandlung eines aufweitbaren Conduit 542, das aus einem Geflechtmaterial konstruiert ist. Das Conduit 542 kann so konstruiert werden, dass der Durchmesser von der Länge der Vorrichtung 542 abhängt. Der Durchmesser der Vorrichtung 542 kann zum Beispiel abnehmen, wenn die Länge gedehnt wird, und der Durchmesser kann zunehmen, wenn die Länge der Vorrichtung 542 zusammengedrückt wird. Eine derartige Konstruktion ähnelt einem 'Fingermanschetten'-Spielzeug.
Die 5O–5Q zeigen eine weitere Abwandlung eines hülsenartigen Conduit. 5O zeigt ein Conduit 544 mit aufweitbaren Enden 546. In einer Abwandlung können die Enden 546 der Vorrichtung 544 sich nach außen weiten, wie in 5P gezeigt. 5O zeigt eine weitere Abwandlung der Vorrichtung 544, bei welcher sich die Enden 546 in Längsrichtung komprimieren lassen, um den Durchmesser zu vergrößern.
5R und 5S zeigen Abwandlungen eins Conduit mit einem Anker. In 5R weist das Conduit 548 einen Anker 550 an einem distalen Ende eines hohlen Stopfens 540 auf. Der Anker 550 kann verjüngt sein, um das Eindringen in die Wand des Atemwegs 100 zu erleichtern, oder er kann nach Bedarf eine andere Ausgestaltung aufweisen. Der Anker 550 enthält auch Ventilationsöffnungen 552 zur Erleichterung des Gasaustausches durch die Vorrichtung. 5S zeigt eine weitere Abwandlung der Vorrichtung.
5T zeigt eine Abwandlung eines Conduit 561 mit Flanschen 563 am Ende, um die Platzierung des Conduit in einer (nicht abgebildeten) Atemwegwand zu unterstützen. Die Enden des Conduit 565 können verjüngt sein, um die Platzierung durch einen kollateralen Kanal zu erleichtern. Das Conduit weist eine Öffnung 565 zur Erleichterung des Durchströmens von Luft auf. Zur Vereinfachung der Konstruktion kann das Conduit 561 aus einem biokompatiblen Material wie Edelstahl oder Kunststoff hergestellt werden.
5U zeigt eine Abwandlung der Erfindung mit mehreren Öffnungen für den Gasstrom. Das Conduit 560 weist eine erstes hohles Ende 564 auf, welches sich durch eine Wand des Atemwegs 100 erstrecken kann, sowie ein zweites hohles Ende 566, welches parallel zum Atemweg 100 bleiben kann. Dieses Beispiel umfasst auch eine Öffnung 562, welche Gas durch den Atemweg 100 strömen lässt.
5V zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung mit einem Einwegventil 570. Das Ventil 570 macht es dem Conduit 568 möglich, ein Gasaustreten aus dem Lungenbläschen zuzulassen, verhindert aber, dass das Conduit 568 als weitere Eintrittstelle für Gas in das Lungenbläschen dient. Das Ventil 570 kann an den Enden des Conduit oder im Lumen des Conduit platziert werden. Das Ventil 570 kann auch als Bakterieneindringschutz für die Lunge dienen.
5W zeigt eine weitere Abwandlung eines Conduit 572. Bei dieser Abwandlung kann das Conduit 572 ein Schwammmaterial sein oder aus einem offenzelligen Material 574 gebaut sein, welches ein Strömen von Luft durch das Material zulässt. Oder die Conduits 572 können Lumen 576 aufweisen, welche Fluss durch die Conduits 752 erlauben. Um dazu beizutragen, dass das Conduit 572 in einem Kanal verbleibt, kann das Conduitmaterial so gewählt werden, dass es sich bei Absorption von Feuchtigkeit ausdehnt. Ferner kann das Schwammmaterial/offenzellige Material biologisch absorbierbar sein, um eine temporäre Platzierung des Conduit 572 zu ermöglichen.
8A–8F zeigen eine weitere Abwandlung eines Conduit 800 der vorliegenden Erfindung. Das Conduit 800 weist einen mittleren Abschnitt 802 mit Verlängerungselementen 804 auf, die an jedem Ende des mittleren Abschnitts 802 angeordnet sind. Der gezeigte mittlere Abschnitt 802 ist schlauchförmig, kann aber jede andere für die jeweilige Anwendung benötigte Form besitzen. Das erfindungsgemäße Conduit weist einen Durchgang auf, der sich zwischen den Enden des Conduit erstreckt und für das Durchströmen von Luft geeignet ist. Die Abwandlung des in 8A gezeigten Conduit 800 weist einen mittleren Abschnitt 802 auf, welcher ein aus mehreren Rippen 806 gebildetes Gitter umfasst. 8A und 8B zeigt das Conduit 800 in verkleinertem Profil, während 8C und 8D das Conduit 800 in geweitetem Profil nach Ausdehnen des mittleren Abschnitts 802 des Conduit 800 zeigt. Wie in den 8E und 8F gezeigt, ist jedes freie Ende 808 jedes Verlängerungselements 804 nicht an dem mittleren Abschnitt 802 angebracht und lässt sich um das jeweilige Ende des mittleren Abschnitts 802, an welchem es angebracht ist, biegen. Nach Platzieren eines Conduit 800 in einem (nicht abgebildeten) kollateralen Kanal werden demgemäss die Verlängerungselemente 804 um das Ende des mittleren Abschnitts 802 gebogen und bilden eine Manschette oder Hülse, welche dazu beiträgt, das Conduit 800 in einem kollateralen Kanal zu halten.
Demgemäss können der Querschnitt und die Anzahl an Verlängerungselementen 804, die um jedes Ende des Conduit 800 angeordnet sind, nach Bedarf so gewählt werden, dass sie zur Platzierung und Befestigung des Conduit 800 in einem Kanal beitragen.
Die hier beschriebenen Conduits können eine fluiddichte Abdeckung um den mittleren Abschnitt, die Verlängerungselemente oder das gesamte Conduit aufweisen, wie nachstehend beschrieben wird. Das Conduit kann auch so ausgelegt sein, dass eine Länge des mittleren Abschnitts auf weniger als das Doppelte der Quadratwurzel einer Querschnittfläche des mittleren Abschnitts beschränkt ist, wenn sich der mittlere Abschnitt im Zustand eines geweiteten Profils befindet.
8G–8I zeigt eine weitere Abwandlung eines Conduit 812 zur Verwendung mit der Erfindung. Bei dieser Abwandlung ist das Conduit 812 aus einem gerollten Bogen des Materials 810 gebildet. Der gerollte Bogen 810 kann wärmebehandelt werden, um die Form des Conduit 812 zu wahren, oder der Bogen 810 kann einfach gerollt werden, um das Conduit 812 zu bilden. In den Fällen, da der Bogen des Materials 810 eine Formgedächtnislegierung umfasst, ist es wünschenswert, das Material 810 so zu bearbeiten, dass es superelastische Eigenschaften bei oder rund um die Körpertemperatur aufweist.
8G zeigt eine Abwandlung der Verlängerungselemente 820 zur Verwendung mit einem (nicht abgebildeten) erfindungsgemäßen Conduit. Bei dieser Abwandlung weisen die Verlängerungselemente 820 ein Anhängsel 822 zwischen benachbarten Verlängerungselementen 820 auf. 8H zeigt die Verlängerungselemente 820 in dem Zustand, da das (nicht abgebildete) Conduit geweitet ist und die Verlängerungselemente 820 an dem Conduit gebogen sind. Das Anhängsel 822 trägt dazu bei, ein Abweichen der Verlängerungselemente 820 aus einer bevorzugten Position zu verhindern. Wie in 8I gezeigt, kann das Conduit 826 eingeschnittene oder geschwächte Abschnitte 824 aufweisen, um das Aufweiten des Conduit 826 und das Biegen der Verlängerungselemente in einer gewünschten Weise (wie durch den Abschnitt von 8282 gezeigt) zu erleichtern.
Die 8J–8K zeigen verschiedene zusätzliche Querschnittgestaltungen von Conduits. 8J zeigt ein mögliches Conduit-Design 830 mit Verlängerungselementen 834, die an einem mittleren Abschnitt 832 befestigt sind. Die 8K und 8L zeigen weitere Abwandlungen von Conduit-Designs. Wie in den 8K und 8L gezeigt, sind die Verlängerungselemente 840, 846 und die mittleren Abschnitte 838, 844 so gestaltet, dass sie bei Weiten des Conduit ein Rautenmuster bilden. 8K zeigt weiterhin eine Abwandlung eines Verlängerungselements 840 mit einer Öffnung 841, um Einwachsen von Gewebe zu erleichtern, und sichert somit die Positionierung des Conduit. 8M zeigt ein ausgeweitetes Conduit 848 mit dem oben erwähnten Rautenmuster. Das Conduit 848 enthält ferner eine fluiddichte Sperre 851 an dem mittleren Abschnitt 850 des Conduit 848. Zwar wird dies nicht gezeigt, doch kann die fluiddichte Sperre überall in einem Conduit angebracht werden. Ein weiteres Merkmal der Abwandlung von 8M ist, dass die Verlängerungselemente eine Rautenmusterkonstruktion aufweisen, diese Konstruktion dazu beiträgt, die Ausrichtung der Verlängerungselemente zu wahren, was eine bevorzugte ausgerichtete Weitung der Verlängerungselemente ermöglicht.
Die 8N–8O zeigen eine weitere Abwandlung eines Conduit 860 der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Abwandlung kann das Conduit-Design 854 an nur einem Ende des Conduit 860 Verlängerungselemente 856 aufweisen. Bei dieser Abwandlung kann der mittlere Abschnitt des Conduit einen Körperteil 858 umfassen. Das Conduit 860 kann eine Abdeckung um einen Teil des Conduit 860 aufweisen. Die Abdeckung kann sich über die gesamte Länge des Conduit 860 erstrecken oder kann auf einen Teil des Conduit 860 beschränkt sein. Wie in 8O gezeigt, kann das Conduit 860 bei Weitung eine verringerte Fläche 858 nahe der Verlängerungselemente 856 bilden. Wie bereits erwähnt kann der Conduit-Querschnitt 854 so ausgelegt sein, dass ein Rautenmuster bei Weitung des Conduit 860 gebildet wird, wie dies in 8O gezeigt wird.
8P zeigt einen Bogen von Material 810 mit Verlängerungselementen 814, die sich von jedem Ende des Bogens 810 erstrecken. Zwar wird der Bogen 810 als massiv dargestellt, doch kann ein Conduit von einem Bogen mit Öffnungen in dem mittleren Abschnitt des Bogens gebildet werden. 8Q zeigt das Conduit 812, bei dem der gerollte Bogen 810 einen mittleren Abschnitt 818 des Conduit 812 und die Verlängerungselemente 814 von jedem Ende des mittleren Abschnitts 818 umfasst. Wie in 8Q gezeigt, kann der Bogen 810 für ein verkleinertes Profil überlappt sein und zu einem geweiteten Profil geweitet werden. 8R zeigt ein freies Ende 816 jedes Verlängerungselements 814, wie es von einer Mittelachse des Conduits 812 weggebogen ist. Wie bei jeder Abwandlung eines erfindungsgemäßen Conduit können die Verlängerungselemente 814 des Conduit 812 von einer Mittelachse des Conduit 812 bis zu 180° bezüglich der Mittelachse weggebogen werden. Wie bereits erwähnt kann der Querschnitt und die Anzahl der Verlängerungselemente 814, die um jedes Ende des Conduit 810 angeordnet sind, nach Bedarf so gewählt werden, dass sie zur Positionierung und Befestigung des Conduit 810 in einem Kanal beitragen.
In den Fällen, da das Conduit 812 von 8Q eine Legierung ohne Formgedächtnis umfasst, wird das Conduit 812 aktiv mechanisch geweitet. In den Fällen, da das Conduit 812 aus einer Formgedächtnislegierung besteht, z. B. einer superelastischen Legierung, kann das Conduit 812 vorgeformt werden, so dass es eine Einsatzform einnimmt, was eine durch die Verlängerungselemente 814 gebildete Hülse und einen geweiteten mittleren Abschnitt 818 umfasst, wie zum Beispiel die in 8R gezeigte Form. Als Nächstes kann das superelastische Conduit 812 in die in 8Q gezeigte Form gezwungen oder sogar gerollt werden. Da das Conduit 812 aus einem superelastischen Material gebildet ist, tritt keine plastische Verformung ein. Wenn das superelastische Conduit 812 dann in einen kollateralen Kanal gegeben wird, kann das Conduit 812 auf natürliche Weise seine vorgeformte Einsatzform einnehmen.
8S zeigt eine weitere Abwandlung eines Conduit 862 mit einem ersten Teil 864 und einem zweiten Teil 866 und einem Durchgang 868, der sich hierdurch erstreckt. Der erste Teil 864 kann ein Conduit-Design aufweisen, wie es hier beschrieben wurde. Insbesondere ist der erste Teil 864 so konfiguriert, dass er das Conduit 862 an der Wand des Atemwegs 100 befestigt. Demgemäss kann der erste Teil 864 eine aufweitbare Mitte aufweisen oder auch nicht. Die Wände des ersten Teils 864 können fluiddicht sein (entweder von der Auslegung her oder durch eine fluiddichte Abdeckung), um ein Einwachsen von Gewebe durch den kollateralen Kanal zu verhindern. Alternativ kann der erste Teil 864 teilweise fluiddicht sein, um ein Einwachsen von Gewebe zu erleichtern, um das Halten des Conduit 862 an der Wand des Atemwegs 100 zu verbessern. In letzterem Fall sollte jedoch der erste Teil 864 so ausgelegt sein, dass Einwachsen von Gewebe im Kanal minimiert wird, um eine erhebliche Störung des Luftflusses durch das Conduit 864 zu verhindern. Wie beim ersten Teil 864 können die Wände des zweiten Teils 866 des Conduit fluiddicht sein oder auch nicht. Wenn der zweite Teil 866 nicht fluiddicht ist, ermöglicht die größere Fläche einen verbesserten Luftfluss vom Lungengewebe durch den Durchgang 868 und in den Atemweg. Der zweite Teil 866 kann auch so ausgelegt sein, dass er teilweise fluiddicht ist, um Luftfluss durch das Conduit 862 zu fördern, aber die Wahrscheinlichkeit einer Blockade des Conduit 862 zu verringern.
Die 8T–8U zeigen eine weitere Abwandlung eines Conduit 870. Das Conduit 870 kann zum Beispiel aus einem Schlauch geformt werden, der geschlitzt ist, um Verlängerungselemente an einem ersten Teil 872 und einem zweiten Teil 876 mit einem mittleren Abschnitt 874 zwischen den Teilen zu bilden. Das Conduit 870 kann wie in 8U gezeigt geweitet werden, so dass der erste 872 und zweite 876 Teil den mittleren Teil 874 in einem kollateralen Kanal in einer Atemwegwand halten. Der mittlere Teil 874 kann dehnbar sein oder auch nicht.
8U zeigt den zweiten Teil 876 des Conduit 870, der in seiner Mitte geweitet ist, jedoch kann das Conduit 870 auch in einer anderen Konfiguration ausgelegt sein (z. B. geweitet, so dass es an einem Ende gegenüber dem mittleren Abschnitt 874 einen größeren Durchmesser aufweist). Ein zentraler Aspekt dieser Ausgestaltung ist jedoch, dass der zweite Teil 870 eine große Fläche im Lungengewebe erzeugt, um ein größeres Luftvolumen vom Lungengewebe in das Conduit 870 passieren zu lassen. Dieses Design hat einen zusätzlichen Vorteil, da der zweite Teil 876 nicht so leicht durch Lappen aus Parenchymgewebe blockiert werden kann. Eine einfache Abwandlung des Conduit 870 kann aus einem Metallrohr, z. B. 316-Edelstahl, Titan, Titanlegierung, Nitinol, etc., konstruiert werden. Alternativ kann das Conduit aus einem starren oder elastomeren Material gebildet werden.
Die hier beschriebenen Conduits können aus einem Metallwerkstoff (z. B. Edelstahl), einer Formgedächtnislegierung, einer superelastischen Legierung (z. B. eine NiTi-Legierung), einem Formgedächtnispolymer, einem Polymermaterial oder einer Kombination davon bestehen. Das Conduit kann so ausgelegt sein, dass sein natürlicher Zustand ein geweiteter Zustand ist und es in ein verkleinertes Profil gezwungen wird, oder das Conduit kann durch eine Vielzahl von Vorrichtungen (z. B. Ballonkatheter) zu einem geweiteten Zustand geweitet werden. Das hier beschriebene Conduit kann durch eine Vielzahl von Herstellungsprozessen hergestellt werden, einschließlich aber nicht ausschließlich Laserschneiden, chemisches Ätzen, Stanzen, Formpressen, etc.
Die hierin beschriebenen Conduits können mit einem Elastomer, z. B. Silikon, Polyurethan, etc. beschichtet sein. Die Beschichtungen können zum Beispiel durch Tauchbeschichten, Gießen oder Flüssigspritzgießen (für Silikon), aufgebracht werden. Oder die Beschichtung kann ein Schlauch aus einem Material sein und der Schlauch wird entweder über und/oder in das Conduit gegeben. Die Beschichtungen) können dann geklebt, gequetscht, erwärmt, geschmolzen oder aufgeschrumpft werden. Die Beschichtungen können auch durch Lösungsmittelschwellanwendungen oder durch einen Extrusionsprozess auf das Conduit aufgebracht werden. Eine Beschichtung kann auch durch Wickeln eines PTFE-Bogens um und/oder in dem Conduit oder durch Geben eines Schlauchs um und/oder in das Conduit und Befestigen der Schlauche aufgebracht werden.
Wie bereits erwähnt kann die Anzahl und die Querschnittfläche der Verlängerungselemente an einem Conduit nach Bedarf für eine bestimmte Anwendung gewählt werden. Auch können die Verlängerungselemente so gebogen sein, dass sie im Gewebe verankert sind, wodurch die Platzierung des Conduit gesichert wird. Oder die Verlängerungselemente oder der mittlere Abschnitt können Haken oder andere ähnliche Konfigurationen aufweisen, um besser an dem Gewebe zu haften. Zudem kann die Ausrichtung der Verlängerungselemente ebenfalls variieren. Zum Beispiel können die Verlängerungselemente so konfiguriert sein, dass sie sich von dem mittleren Abschnitt radial weiten, oder sie können bezüglich einer Mittelachse des Conduit abgewinkelt sein. Eine weitere Abwandlung der Erfindung umfasst ein radioaktives Conduit, welches das Wachstum von Gewebe in dem Conduit hemmt oder unterbindet.
Zwar wurden die Conduits der vorliegenden Erfindung so beschrieben, dass sie aufweitbare mittlere Abschnitte aufweisen, doch ist die Erfindung nicht unbedingt hierauf beschränkt. Das Design des Conduit kann stattdessen Verlängerungselemente an den Enden eines Conduit mit einem nicht aufweitbaren mittleren Abschnitt erfordern.
Die 9A–9D zeigen ein Conduit 900 der vorliegenden Erfindung. Das Platzieren des Conduit 900 soll lediglich ein Beispiel für ein mögliches Platzierungsmittel zeigen. Demgemäss kann das erfindungsgemäße Conduit bei einem Winkel über eine Anlenk- oder Gelenkvorrichtung zugeführt werden, das Conduit kann an einer Vorrichtung zugeführt werden, die dafür ausgelegt ist, den kollateralen Kanal zu lokalisieren und zu erzeugen, oder das Conduit kann an einer Vorrichtung mit anderen für die jeweilige Anwendung erforderlichen Merkmalen zugeführt werden.
9A zeigt das Conduit 900, wie es zu einem kollateralen Kanal in einer Atemwegwand 114 über eine Zufuhrvorrichtung (z. B. einen Ballonkatheter 902) zugeführt wird. Das Conduit 900 kann an der Zufuhrvorrichtung 902 mit Hilfe der natürlichen Elastizität des Conduit 900 befestigt sein. Oder in den Fällen, da das Conduit federgespannt ist, kann das Conduit 900 zu einem verkleinerten Profil gezwungen sein und kann mit Hilfe eines Klebstoffes oder einer abnehmbaren Hülse, z. B. einem Aufschrumpfschlauch, abnehmbar an der Zufuhrvorrichtung 902 befestigt sein. In diesem Beispiel weist der Ballonkatheter 902 mehrere Ballons, einschließlich eines distalen Ballons 904, eines proximalen Ballons 906 und eines mittleren Ballons (nicht in 9A gezeigt), auf. 9B zeigt das Aufblasen des distalen 904 und proximalen 906 Ballons, um die Verlängerungselemente 908 zu platzieren. Demgemäss die Verlängerungselemente 908 für einen Flansch oder eine Klemmbuchse um die Atemwegwand 114. Die Ballons 904, 906 können gleichzeitig aufgeblasen werden oder in einer erwünschten Reihenfolge. In jedem Fall kann das Platzieren der Ballons 904, 906 dazu dienen, das Conduit 900 in dem kollateralen Kanal zu zentrieren.
9C zeigt das Aufblasen des mittleren Ballons 912, was das Weiten des mittleren Abschnitts 910 des Conduit 900 bewirkt. Wenn das Conduit 900 an der Zufuhrvorrichtung 902 befestigt ist, bewirkt das Weiten des mittleren Ballons 912 das Freigeben des Conduits 900 durch Lösen des Klebstoffs oder Reißen des (nicht abgebildeten) Aufschrumpfschlauchs. In jedem Fall kann das Befestigungsmittel biologisch absorbierbar sein und in Körper verbleiben oder kann an der Zufuhrvorrichtung 902 angebracht bleiben und wird mit Entnahme der Zufuhrvorrichtung 902 entfernt. 9D zeigt das an der Atemwegwand 114 befestigte Conduit 900 nach dem Entfernen der Zufuhrvorrichtung 902 von dem Ort. Ein anderes Verfahren für das Platzieren eines Conduit umfasst das Festhalten des Conduit an einer Zufuhrvorrichtung mit Hilfe eines Drahts oder Fadens, der zu einer Schleife oder einer Reihe von Schleifen gebunden ist. Sobald das Conduit zu einem gewünschten Ort transportiert worden ist, kann das proximale Ende des Drahts oder Fadens gezogen werden, was den Draht/Faden löst und das Conduit platziert. 9E und 9F zeigen mögliche Wege zum Manipulieren eines Conduit 914 zur Platzierung in einer Atemwegwand 114 mit Hilfe einer Zufuhrvorrichtung 916. 9E zeigt das Platzieren einer Zufuhrvorrichtung 916, um ein Conduit 914 in einer Öffnung in einer Atemwegwand 114 zu platzieren. Das Conduit 914 kann über einen Ballon 918 (oder einen anderen dehnbaren Abschnitt) der Zufuhrvorrichtung 916 gegeben werden. 9F zeigt das Platzieren des Ballons 918, um das Conduit 914 zu platzieren und zu weiten. In der in den 9E und 9F gezeigten Abwandlung erfüllt ein Ballon 918 mehrere Funktionen. Der Ballon 918 weitet sich zuerst und beginnt, die Verlängerungselemente 920 zu biegen. Der Ballon 918 zentriert dann das Conduit 914 auf dem Gewebe und beginnt gleichzeitig, das Conduit 914 zu weiten, und befestigt das Conduit an dem Gewebe.
Die 9G und 9H zeigen weitere Abwandlungen von Platzierungsvorrichtungen. Bei diesen Abwandlungen enthalten die Platzierungsvorrichtungen 922, 926 sanduhrförmige Ballons 924, 928. Die sanduhrförmigen Ballons 924, 928 enthalten ein Innenprofil 923. Für die Platzierung eines (nicht abgebildeten) Conduit der vorliegenden Erfindung wird das Conduit an dem Ballon 924, 928 angebracht. Wenn sich der Ballon 924, 928 weitet, entspricht die Weitung des Conduit dem Innenprofil 923 des Ballons 924, 928. Demgemäss kann der sanduhrförmige Ballon 924, 928 dazu verwendet werden, den Winkel und die Ausrichtung der weitbaren Elemente eines Conduit sowie die Weitung eines mittleren Abschnitts des Conduits festzulegen.
9I zeigt eine weitere Abwandlung einer Zufuhrvorrichtung 930 mit sanduhrförmigem Ballon. Diese Abwandlung des sanduhrförmigen Ballons 932 soll die (nicht abgebildeten) Verlängerungselemente eines (nicht abgebildeten) Conduit bei einem bestimmten Winkel 934 weiten. Die Ausrichtung des Ballons 932 kann nach Bedarf ausgelegt sein, um den Verlängerungselementen des Conduit den gewünschten Winkel zu verleihen. Die hierin beschriebenen Ballons können aus Polyethylenterephthalat (PET) oder einem anderen Material, welches bei der Herstellung von Ballonkatheter verwendet wird, konstruiert werden.
Die Erfindung beschreibt weiterhin Verfahren zur Beurteilung von Personen mit erkrankter Lunge, um die Eignung der Person für das Verfahren zu beurteilen.
Das Verfahren umfasst die Schritte der Durchführung von Lungenfunktionsprüfungen der Person. Die Lungenfunktionsprüfungen können solche Werte wie FEV (forciertes expiratorisches Volumen), FVC (forcierte Vitalkapazität), FEF_25%-75% (forcierter expiratorischer Fluss), PEFR (maximaler expiratorischer Fluss), FRC (funktionelle Residualkapazität), RV (Restvolumen), TLC (Lungengesamtkapazität) und/oder Fluss-/Volumenschleifen ergeben.
FEV misst das Volumen der über einen vorbestimmten Zeitraum durch forcierte Expiration unmittelbar nach voller Inspiration ausgeatmeten Luft. FVC misst das Gesamtvolumen der unmittelbar nach voller Inspiration ausgeatmeten Luft.
FEF_25%-75% misst die Rate des Flusses während forcierter Expiration dividiert durch die Zeit in Sekunden für die mittlere Hälfte des expirierten Volumens. PEFR misst den maximalen expiratorischen Fluss während eines forcierten Ausatmens beginnend ab voller Inspiration. FRC ist das nach voller Expiration in der Lunge verbleibende Luftvolumen. RV ist FRC minus das expiratorische Reservevolumen. TLC ist das Gesamtvolumen in der Lunge am Ende einer vollen Inspiration. Fluss-/Volumenschleifen sind graphische Darstellungen des Prozentsatzes des expirierten Gesamtvolumens (an der unabhängigen Achse) gegenüber dem Fluss während eines forcierten expiratorischen Manövers.
Die Erfindung umfasst weiterhin Verfahren zur Ermittlung der Beendigung des Vorgangs. Diese erfindungsgemäße Abwandlung umfasst den Schritt der vorstehend beschriebenen Durchführung von Lungenfunktionsprüfungen, das Erzeugen von kollateralen Kanälen in der Lunge, das Durchführen einer Lungenfunktionsprüfung nach dem Vorgang, das Einholen klinischer Informationen, das Vergleichen der Testergebnisse, das Bewerten der klinischen Informationen anhand der Testergebnisse, um die Wirksamkeit der Methode zu ermitteln.
Ein weiteres Verfahren zur Ermittlung der Beendigung des Vorgehens umfasst das Prüfen des Flusswiderstands stromaufwärts eines Orts eines kollateralen Kanals. Das Verfahren umfasst das Erzeugen eines kollateralen Kanals, das Prüfen des Flusses, das Messen des Flusswiderstands und das Wiederholen des Vorgangs, bis ein akzeptabler Widerstand erhalten wird. Da der kollaterale Kanal das Abgeben zurückgehaltener Luft erlaubt, sollte der Flusswiderstand abnehmen. Ein Körperplethysmograph oder ein anderes in der Lungenheilkunde zur Messung verwendetes geeignetes Gerät können zur Ermittlung des Flusswiderstands verwendet werden.
Eine Messung des gesamten Lungenvolumens kann zur Ermittlung eingesetzt werden, wann die Lunge hinreicht entbläht ist und wann daher genügend kollaterale Kanäle erzeugt sind. Es kann auch nichtinvasive Bildgebung eingesetzt werden, um das Lungenvolumen oder die Zwerchfellposition vor und nach dem Eingreifen zu ermitteln.
Eine Bewertung der Effektivität des Vorgehens kann auch das Erzeugen eines kollateralen Kanals und dann Abdichten des Kanals mit einem Ballonkatheter umfassen. Das distale Ende des Katheters wird dann für eine Messung des Flusses zurückgehaltener Luft durch den Katheter geöffnet.
Diese Abwandlung der Erfindung umfasst das Einholen klinischer Informationen bezüglich der Lebensqualität der Person vor und nach dem Eingreifen, physikalisches Testen des Lungensystems der Person und eine allgemeine Untersuchung des Lungenzustands.

Claims

Medizinische Vorrichtung (666, 680, 682, 700, 710) für das Feststellen von Bewegung im Gewebe durch Beobachten einer Doppler-Verschiebung und für das Schaffen von Kanälen im Gewebe, wobei die medizinische Vorrichtung umfasst: – ein biegsames, längliches Element (636) mit einem proximalen Ende und einem distalen Ende; – eine Wandleranordnung (634, 662, 670), welche mindestens einen Ultraschallwandler umfasst, wobei die Wandleranordnung so ausgelegt ist, dass sie ein Quellsignal erzeugt und ein Echosignal empfängt, mindestens ein Teil der Wandleranordnung benachbart zu dem distalen Ende des länglichen Elements angeordnet ist, und – eine benachbart zur Wandleranordnung angeordnete locherzeugende Anordnung (660, 672, 684, 690), welche einen elektrisch leitenden Teil (692, 694) für die Zufuhr elektrischer Energie umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine distale Spitze (660, 672, 684, 690) distal zu dem länglichen Element und dem Wandler beinhaltet, wobei die distale Spitze den elektrisch leitenden Teil umfasst und für die Übertragung von Ultraschall durch diese und für die Zufuhr elektrischer Energie dient.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die distale Spitze so ausgelegt ist, dass sie Signale durch einen erheblichen Teil der Spitze überträgt.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze ein signalbeeinflussendes Medium (640) umfasst, wobei der Wandler und das signalbeeinflussende Medium in akustischer Verbindung stehen, und das Quellsignal und das Echosignal Ultraschallsignale sind.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das signalbeeinflussende Medium eine akustische Linse (640) mit einer inneren Fläche und einer äußeren Fläche umfasst, wobei die innere Linsenfläche zumindest in akustischer Verbindung mit dem Ultraschallwandler steht, dass der Wandler das Quellsignal erzeugt, die Linse das Quellsignal im Wesentlichen um die äußere Fläche der Linse bricht und streut und die Linse das Echosignal hin zum Wandler bricht, wenn die äußere Fläche das Echosignal empfängt.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das signalbeeinflussende Medium eine halbkugelförmige äußere Fläche umfasst.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das signalbeeinflussende Medium (726) eine abgeflachte sphäroidförmige äußere Fläche umfasst.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das signalbeeinflussende Medium (730) eine verlängerte sphäroidförmige äußere Fläche umfasst.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das signalbeeinflussende Medium (734) eine konusförmige äußere Fläche umfasst.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das längliche Element eine Verbindung (632) zwischen dem proximalen und distalen Ende aufweist, wobei die Verbindung so ausgelegt ist, dass ein von der Verbindung zur Spitze ausgebildeter erster Teil der Vorrichtung einen Winkel mit einem von der Verbindung zu dem proximalen Ende des länglichen Elements ausgebildeten zweiten Teil des länglichen Elements bildet.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des länglichen Elements weiterhin ein verstärkendes Element umfasst.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das verstärkende Element ein Geflecht umfasst.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die locherzeugende Anordnung so ausgelegt ist, dass sie eine Öffnung im Gewebe mechanisch erzeugt.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin eine Quelle von HF-Energie (644) in elektrischer Verbindung mit dem elektrisch leitenden Teil umfasst und wobei die locherzeugende Anordnung so konfiguriert ist, dass mit Hilfe von HF-Energie Löcher erzeugt werden.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 13, welche weiterhin eine Wärmesenke (664, 702) benachbart zu der locherzeugenden Anordnung umfasst.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das längliche Element weiterhin eine fluidabgebende Anordnung (704, 706) benachbart zu der locherzeugenden Anordnung umfasst.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende Teil ein erster elektrisch leitender Teil ist und so angeordnet ist, dass er als eine erste HF-Elektrode (692) fungiert.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 16, welche weiterhin einen in der Spitze enthaltenen zweiten elektrisch leitenden Teil umfasst, wobei der zweite elektrisch leitende Teil als eine zweite HF-Elektrode (694) fungiert und von dem ersten leitenden Teil isoliert ist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet dass sich der erste leitende Teil und der zweite leitende Teil spiralförmig entlang der Spitze erstrecken.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze eine akustische Linse (640) umfasst, die Wandleranordnung und die Linse in akustischer Verbindung stehen, die Wandleranordnung so ausgelegt ist, dass sie das Quellsignal erzeugt und das Echosignal empfängt und dass die Linse von dem Wandler durch ein Trennmedium (664) getrennt ist, wobei das Trennmedium so ausgelegt ist, das es Ultraschallenergie überträgt.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (676, 686) so ausgelegt ist, dass er das Quellsignal erzeugt und das Echosignal empfängt und die Spitze (672, 684) und der Wandler zueinander beweglich sind.
Medizinische Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche weiterhin eine HF-Energiequelle (644) umfasst.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin eine Ultraschallvorrichtung (646) umfasst, welche das Quellsignal auslösen und das Echosignal feststellen kann.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallvorrichtung (646) weiterhin eine Doppler-Verschiebung zwischen dem Quell- und dem Echosignal feststellen kann.
Medizinische Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung so konfiguriert ist, dass sie in einen Arbeitskanal eines Endoskops passt.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die locherzeugende Anordnung so ausgelegt ist, dass sie Löcher in einem einpoligem HF-Energiemodus erzeugt.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektrisch leitende Teil eine einzelne, einpolige Elektrode ist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze (660, 672) einen leitenden Teil aufweist, so dass die Spitze sowohl als HF-Elektrode als auch als akustische Linse dienen kann.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende Teil (692, 694) die Form eines Rings aufweist.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze Keramik enthält und der elektrisch leitende Teil (692, 694) um einen Umfang der Spitze gegeben wird.
Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze so konfiguriert ist, dass der Ultraschallwandler vor Hitze und HF-Energie geschützt ist, die von dem elektrisch leitenden Teil (692, 694) abgegeben werden.