具有弧預(yù)處理的沖擊波導(dǎo)管系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有弧預(yù)處理的沖擊波導(dǎo)管系統(tǒng)
[0001]優(yōu)先權(quán)聲明
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年8月17日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)N0.61/684，398和于2013年2月26日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)N0.13/777,807的權(quán)益，其每個(gè)的公開(kāi)通過(guò)引用整體并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種用于經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈血管成形或外周血管成形的處置系統(tǒng)，在該處置系統(tǒng)中，使用擴(kuò)張導(dǎo)管來(lái)穿過(guò)損傷以便擴(kuò)張損傷并恢復(fù)動(dòng)脈中的正常血流。當(dāng)損傷是動(dòng)脈壁中的鈣化損傷時(shí)這尤其有用。
【背景技術(shù)】
[0004]目前利用血管成形氣囊處置的鈣化損傷需要高壓(有時(shí)高達(dá)10-15或甚至30個(gè)大氣壓)來(lái)破壞鈣化的斑塊并將其推回到血管壁中。隨著這樣的壓力對(duì)血管壁造成創(chuàng)傷，這能夠?qū)е卵芑貜?、切開(kāi)、血栓形成以及高級(jí)別再狹窄。非同心的鈣化損傷當(dāng)暴露于高壓下時(shí)能夠?qū)е聦?duì)自由的血管壁的過(guò)度壓力。血管成形氣囊當(dāng)膨脹到高壓時(shí)能夠具有其將擴(kuò)張至的特定最大直徑但是在同心損傷下的血管中的開(kāi)口將通常小得多。當(dāng)提高壓力以打開(kāi)血管的通路時(shí)，氣囊將被局限于鈣化損傷(在其破碎之前)中的開(kāi)口大小。當(dāng)壓力建立時(shí)，在氣囊中存儲(chǔ)了巨大量的能量直到鈣化損傷破壞或破裂。該能量之后被釋放并導(dǎo)致氣囊至其最大尺寸的快速擴(kuò)張并且可以壓迫并損害血管壁。
[0005]近來(lái)，一種新的系統(tǒng)和方法已經(jīng)被打算用于破壞例如動(dòng)脈或靜脈中的鈣沉積。這樣的系統(tǒng)在例如于2009年12月17日公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)N0.2009/0312768中描述。其中描述的實(shí)施例包括在其遠(yuǎn)端處具有諸如血管成形氣囊的氣囊的導(dǎo)管，該氣囊被布置為利用流體來(lái)膨脹。在氣囊內(nèi)設(shè)置沖擊波發(fā)生器，該沖擊波發(fā)生器可以采取例如電極對(duì)的形式，該電極對(duì)通過(guò)連接器在導(dǎo)管的近端處被耦接到高壓源。當(dāng)鄰近靜脈或動(dòng)脈的鈣化的區(qū)域放置氣囊并且在電極兩端施加高壓脈沖時(shí)，形成沖擊波，該沖擊波通過(guò)流體傳播并撞擊氣囊壁和鈣化的區(qū)域。重復(fù)的脈沖在不損壞周?chē)浗M織的情況下破壞鈣。
[0006]每個(gè)高壓脈沖導(dǎo)致在電極兩端形成弧。該弧進(jìn)而導(dǎo)致形成蒸汽氣泡。每個(gè)弧在短時(shí)間段產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱和能量。在微小血管成形氣囊的小范圍內(nèi)部，流體能夠變暖并且變得足夠熱以損壞組織，除非采取步驟來(lái)控制釋放到流體中的能量的量。在身體溫度以上僅一兩攝氏度的溫度升高能夠?qū)е陆M織損壞。
[0007]確保蒸汽氣泡和弧的形成的能量的量能夠在弧間具有很大變化。因此，如果使用相同量的能量來(lái)確保每個(gè)氣泡和弧的形成，則將使用比必需能量更多的能量來(lái)形成許多氣泡和弧?？梢詫?dǎo)致對(duì)氣囊內(nèi)的流體的過(guò)度加熱。此外，因?yàn)樵陔姌O處更大的施加的能量生成更大的氣泡，所以過(guò)多的能量將產(chǎn)生比能夠過(guò)度壓迫氣囊壁所需氣泡更大的氣泡。
[0008]另一考慮是由施加到電極的高壓表示的能量的量。每個(gè)高壓脈沖移除電極材料的一部分。因?yàn)殡姌O的大小必須小以便適合放到鈣化的靜脈或動(dòng)脈中，所以電極僅能夠維持足以形成產(chǎn)生電弧的沖擊波的有限數(shù)量的高壓脈沖。
[0009]因此，在本領(lǐng)域中需要能夠控制產(chǎn)生氣泡和弧所需的能量的量。還將期望能夠以比可能到此的能量更少的能量來(lái)產(chǎn)生氣泡和弧。本發(fā)明解決這些問(wèn)題和其他問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，一種沖擊波導(dǎo)管系統(tǒng)包括導(dǎo)管和電源。導(dǎo)管具有細(xì)長(zhǎng)載體和在載體周?chē)c其密封關(guān)聯(lián)的氣囊。氣囊被布置為在其中接收使氣囊膨脹的流體。導(dǎo)管還包括弧發(fā)生器，該弧發(fā)生器包括在氣囊內(nèi)的至少兩個(gè)電極。電源被配置為在至少兩個(gè)電極兩端輸送在至少兩個(gè)電極中的一個(gè)處生成氣泡的第一電壓，并且接著在此之后在至少兩個(gè)電極兩端輸送第二電壓以在至少兩個(gè)電極兩端生成弧以便快速擴(kuò)張氣泡以在氣囊內(nèi)形成沖擊波。
[0011]第二電壓顯著大于第一電壓。第一電壓大約為50伏特，而第二電壓在300伏特到10000伏特之間。
[0012]電源可以被配置為將第一電壓保持第一時(shí)間段并且將第二電壓保持第二時(shí)間段，第一時(shí)間段在長(zhǎng)度上顯著長(zhǎng)于第二時(shí)間段。第一時(shí)間段可以大約為兩毫秒并且第二時(shí)間段可以大約為半微秒。
[0013]氣囊可以是血管成形氣囊。
[0014]根據(jù)其他實(shí)施例，一種沖擊波導(dǎo)管系統(tǒng)包括導(dǎo)管和電源。導(dǎo)管具有細(xì)長(zhǎng)載體和在載體周?chē)c其密封關(guān)聯(lián)的氣囊。氣囊被布置為在其中接收使氣囊膨脹的流體。導(dǎo)管還包括弧發(fā)生器，該弧發(fā)生器包括在氣囊內(nèi)的至少兩個(gè)電極。電源被耦接到至少兩個(gè)電極并且被配置為在至少兩個(gè)電極中的一個(gè)處生成氣泡，并且接著在此之后快速擴(kuò)張氣泡以在氣囊內(nèi)形成沖擊波。
[0015]在另一實(shí)施例中，一種產(chǎn)生電液沖擊波的方法包括在第一時(shí)間段期間在流體內(nèi)生成氣泡，并且在此之后，在第二時(shí)間段期間快速擴(kuò)張氣泡。
[0016]生成步驟可以包括在流體內(nèi)提供至少兩個(gè)電極并且在第一時(shí)間段期間向至少兩個(gè)電極輸送第一電壓。
[0017]擴(kuò)張步驟可以包括在第二時(shí)間段期間向至少兩個(gè)電極輸送第二電壓。第二電壓可以大于第一電壓并且第一時(shí)間段可以長(zhǎng)于第二時(shí)間段。第二電壓可以在300伏特到10000伏特之間。第一時(shí)間段可以大約為兩毫秒并且第二時(shí)間段可以大約為半微秒。
【附圖說(shuō)明】
[0018]利用所附權(quán)利要求書(shū)中的特性來(lái)闡述被認(rèn)為是新穎的本發(fā)明的特征。通過(guò)參考結(jié)合附圖作出的以下描述可以最好地理解與發(fā)明的進(jìn)一步特征和其優(yōu)點(diǎn)的本發(fā)明，在所述附圖的若干附圖中類(lèi)似的附圖標(biāo)記指示相同的元件，并且其中:
[0019]圖1是有利實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各種實(shí)施例的沖擊波導(dǎo)管系統(tǒng)的簡(jiǎn)化側(cè)視圖；
[0020]圖2是在圖1的導(dǎo)管中采用的電極結(jié)構(gòu)和電源的部分角度的簡(jiǎn)化視圖；
[0021]圖3是圖示如在現(xiàn)有技術(shù)中所實(shí)施的在一對(duì)電極之間形成電液沖擊波的電壓和電流的典型電壓和電流波形的圖；
[0022]圖4是在放大的尺度上圖示在電極處的大氣泡的生成的簡(jiǎn)化圖；
[0023]圖5是在放大的尺度上圖示在電極處的小氣泡的生成的簡(jiǎn)化圖；
[0024]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于在血管成形電弧沖擊波血管成形導(dǎo)管系統(tǒng)中使用的電源的示意圖；以及
[0025]圖7是圖示如根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所實(shí)施的可以從圖6的電源電路導(dǎo)出以在一對(duì)電極之間形成電液沖擊波的電壓和電流的電壓和電流波形的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1是可以有利地利用本發(fā)明的各種實(shí)施例的類(lèi)型的血管成形氣囊導(dǎo)管系統(tǒng)10的簡(jiǎn)化側(cè)視圖。系統(tǒng)10包括導(dǎo)管11和電源30。
[0027]導(dǎo)管11包括諸如空心護(hù)套12的細(xì)長(zhǎng)載體和在密封16處在護(hù)套12周?chē)c其密封關(guān)聯(lián)地形成的擴(kuò)張氣囊14。氣囊14具有管狀延伸18，管狀延伸18與護(hù)套12 —起形成用于準(zhǔn)許流體進(jìn)入到氣囊14中的通道20。護(hù)套12具有縱向內(nèi)腔22，通過(guò)縱向內(nèi)腔22可以接納導(dǎo)引線(未示出)以用于將導(dǎo)管11引導(dǎo)到例如靜脈或動(dòng)脈內(nèi)的期望位置。
[0028]導(dǎo)管11還包括在氣囊14內(nèi)的弧發(fā)生器24。如可以在圖2中最好地看到的弧發(fā)生器包括引線25，引線25具有同軸配置的電極對(duì)，電極對(duì)包括電極26和28。如可以在圖2中看到的，電極26形成中心電極并且電極28在中心電機(jī)26周?chē)行牡匦纬森h(huán)形電極。如以上所提到的，護(hù)套12與氣囊延伸18 —起形成通道20，通過(guò)通道20可以準(zhǔn)許諸如鹽水的流體進(jìn)入到氣囊中以使氣囊膨脹。通道20還允許將引線25的電極26和28饋送到氣囊14中。
[0029]如可以在圖1和2中看到的，電極26和28附接到高壓脈沖的源30。如可以在圖2中看到的，中心電極26耦接到源30的正端子34并且環(huán)形電極28耦接到源30的負(fù)端子36。電極26和28可以由諸如不銹鋼的金屬形成并且保持分開(kāi)受控距離以允許針對(duì)給定的施加的電壓和電流形成可再生弧。
[0030]使用在流體中的電極26與28之間的電弧在流體中生成沖擊波。施加到電極26和28的每個(gè)高壓脈沖在電極兩端形成弧。電壓脈沖可以具有如500伏特一樣低的幅度，但是優(yōu)選地，電壓幅度在1000伏特到10000伏特的范圍內(nèi)。氣囊14可以填充有水或鹽水以便將氣囊輕柔地固定在動(dòng)脈壁或靜脈壁中，例如直接接近鈣化損傷。流體還可以包含X射線造影劑以允許在使用期間對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行熒光透視觀察。一旦利用導(dǎo)引線(未示出)放置導(dǎo)管11，醫(yī)師或操作者能夠開(kāi)始將高壓