심장 리듬 조절 계통의 장애를 치료하기 위한 장치, 키트및 방법 document_id A220623042192

신체 내의 혈액의 순환은 심장의 펌핑 작용에 의해 제어된다. 심장은 심장 리듬 조절 계통으로부터의 충격 하에서 심장 근육의 힘에 의해 확장 및 수축한다. 심장 리듬 조절 계통은 심장 근육 세포를 활성화시키기 위한 전기 신호를 전달한다. 심장을 통한 전기 충격의 정상적인 전도는 동방결절(sinoatrial node)에서 시작되고, 우심방, 방실결절(atrioventricular node), 히스속(bundle of His)을 가로질러 진행하고 심실근 덩어리에 걸쳐 퍼진다. 결국, 신호가 수축만 하도록 특화된 근육세포(myocytes)에 도달할 때, 근육 세포는 수축하고 심장의 펌핑 작용을 생성한다(도 1 참조). 전기 충격은 특화된 세포들에 의해 전달된다. 이러한 세포는 세포의 내외의 이온을 펌핑함으로써 세포막에 걸쳐 전위를 생성하고 방출한다. 인접한 세포들은 사이원반(intercalated disks)에 의해 단부 대 단부로 결합된다. 이러한 원반은 매우 낮은 전기 임피던스를 갖는 세포막이다. 세포 내의 전위의 활성화는 세포들 사이의 사이원반의 낮은 임피던스 덕분에 인접한 세포들로 전파된다. 배아기(embryonic stage)인 동안, 모든 심장 세포, 근육세포는 전기 신호를 생성하고 전달하는 능력을 갖는다. 발달 동안, 근육세포는 특화되고, 안정적인 심장 맥박수를 유지하기 위해 필수적인 이들 세포만이 전기 신호를 생성하고 송신하는 능력을 유지한다. 심장의 전기 신호의 전파의 보다 완전한 설명은 예를 들어, Sandoee, E.와 Sicurd, B.의 "Arrhytmia, Diagnosis and Management, A Clinical Electrocardiographic Guide, Fachmed AG, 1984.를 참조한다. 심장 기능은 전기 충격의 정상 전도에 방해가 있으면 손상될 수 있다. 심방 세동(atrial fibrillation; AF)은 심장 리듬 조절 계통의 전기적인 장애 상태이다. 이러한 상태에서, 심실에서뿐만 아니라 심방에서의 근육 수축을 불규칙하게 개시하는 조숙하고 빠른 신호는 정규 이외의 지점, 즉 동방결절 외측의 영역에서 시작될 수 있다. 이들 신호는 심장에 걸쳐 전체적으로 산만하게 전송될 수 있다. 리듬이 동방 결절로부터 제어되는 건강한 심장의 완전한 정규성에 반해 이러한 정규 장소 밖의 지점에서 하나 이상이 전송하도록 개시될 때, 그 상황은 전체적으로 무질서하게 된다. 심방 세동은 매우 일반적인 장애이고, 따라서, 심장 수술을 받은 모든 환자의 5 %가 AF를 경험한다. 인구의 0.4 내지 2 %가 AF를 경험할 수 있고, 이에 반해, 인구의 10 %는 65세 이후에 AF를 경험한다. 160,000개의 신규한 경우가 미국에서 매년 발생되고, 미국에서 존재하는 이러한 경우의 수는 3만명 정도로 추정된다. 따라서, 심방 세동의 치료는 중요한 문제이다. AF의 정규 이외의 지점에서의 조숙한 신호의 일반적인 지점은 심방, 폐정맥(pulmonary veins, PV), 심장정맥굴(coronary sinus, CS), 상대정맥(superior vena cava, SVC) 또는 하대정맥(inferior vena cava, IVC)의 임의의 지점일 수 있다. 오리피스 주위와 SVC, IVC, CS 및 PV 내측에 존재하는 심근 슬리브에도 있다. 우상폐정맥(RSPV)의 오리피스 뿐만 아니라 특히 좌상폐정맥(LSPV)의 오리피스 주위에는, 이러한 정규 이외의 지점이 종종 있다. AF에서, 정규 이외의 지점에서 개시된 전송된 전기 신호의 다중 작은 원은 발생될 수 있고, 원에서의 신호의 재진입을 생성하고, 원 영역은 긴 시간 동안 이들을 유지할 수 있다. 심방조동(atrial flutter)을 야기하는 신호를 전송하는 하나의 정규 이외의 지점만이 있을 수 있거나 또는, 심방세동을 야기하는 자극의 다중 지점일 수 있다. 이러한 상태는 이들이 결코 정지하지 않기 때문에 만성이거나 또는 연속적일 수 있다. 다른 경우에, 이는 부정맥(arrhythmias) 사이에서의 정규의 정상 굴리듬(sinus rhythm)의 주기일 수 있다. 이러한 상태는 간헐적으로 설명될 것이다. 만성 또는 연속적인 경우에, 심방 근육조직은 전기적인 리모델링을 받아서, 리엔트란트(re-entrant) 회로가 연속적으로 이들을 지지한다. 환자는 폐쇄된 동맥실 밸브에 대해 심방 수축이 있을 때, 종종 정맥 계통에서 역류하는 혈액의 캐논파(cannon wave)의 형태의 비정규적인 심박수에 의해 불편함을 느낄 것이다. 심방의 불규칙한 작용은 심장의 소정 영역, 주로 좌우심방의 심방귀(auricles)에서 혈액의 정지를 생성한다. 여기서, 응고 혈액(blood clot)이 생성될 수 있다. 이러한 응고 혈액은 심장의 좌측에서 손상될 수 있고, 뇌로의 혈류에 취해질 수 있고, 뇌중풍(cerebral stroke)의 형태로 비참한 손상을 생성한다. AF는 현대에 매우 큰 의학적인 문제들 중 하나인 뇌중풍의 주요한 원인으로 고려된다. 오늘날, 심장 리듬 조절 계통의 장애를 치료하기 위한 소정의 방법이 있다. 다양한 약제가 AF를 치료하기 위해 개발되었지만, 이러한 약제의 이용은 환자 대부분에 효과적이지 못한다. 따라서, 또한 다수의 외과적인 치료법이 개발되었다. 외과적인 치료법은 1980년대 후반에 Drs. Cox, Boineau 및 기타에 의해 도입되었다. 외과적인 치료법의 원리는 나이프 및 가위로 심방벽을 통과하는 길이 전체를 절개하고 조직의 완전한 분리를 생성하는 것이다. 따라서, 조직은 섬유 조직에 의해 치료되도록 다시 함께 꿰메어지고, 심근 전기 신호를 전송하는 능력을 갖지 못한다. 절개 패턴은 충격의 전파를 방지하도록 생성되어, 경로 외 지점을 차단하고, 따라서, 굴리듬으로 심장을 유지한다. 이러한 치료를 위한 이론적 해석은 전술한 내용으로부터 이해 가능하고, 이들 사이의 정보의 전달은 근육세포로부터 근육세포로 물리적으로 접촉하여야만 하는 것으로 설명된다. 조직의 완전한 분리를 취함으로써, 비전도성 조직으로의 교체는 자극을 받는 다른 경로 외 지점을 방지할 것이다. 따라서 경로 외 지점은 절연되고 경로 외 지점으로부터 개시된 충격은 심장의 다른 부분으로 전파되지 못할 것이다. 이는 심방 및 SVC와 IVC를 스트립으로 사실상 절개하는 것이 필수적이다. 스트립이 함께 꿰메어질 때, 동방결절로부터 방실결절로 충격을 안내하는 미로의 효과가 주어질 것이고, 따라서 작동은 Maze로 명명된다. 절개 패턴은 도 2에 도시되고, 원문은 JL Cox, TE Canavan, RB Corr 및 JP Boineau의 :The surgical treatment of atrial fibrillation. II. Intraoperative electrophysiologic mapping and description of the electrophysiologic basis of artial flutter and atrial fibrillation", J Thorac Cardiovasc Surg, 1991 101:406-426에 제공된다. 이러한 작동은 환자의 90 %의 AF로부터 치료받은 환자의 장시간 성공을 갖는다. 그러나, Maze 작동은 본 발명을 시도하는 모든 외과의가 이러한 임무를 요구하는 다수의 봉합선이 만들어지고 절개가 완전히 밀봉되는 것을 요구한다는 것을 포함한다. 작동은 시간 소모적이고, 특히, 환자 자신의 순환이 정지되거나 심폐 기계에 의해 체외 순환으로 교체될 때 시간 소모적이다. 따라서, 이는 사망률이 높고, 실질적으로 우수한 결과가 소수의 매우 잘 훈련되고 재능이 있는 외과의의 손에 의해 유지된다. 따라서, 원래의 Maze 작동은 최소한으로 절개부의 수를 제거함으로써 단순화되고, 또한 다수의 경우에서 우수한 결과를 야기한다. 현재의 대부분 일반적으로 이용되는 절개 패턴은 Maze III라고 지칭된다(도 3 참조). 경로 이외의 지점을 절연시키기 위한 다른 방법이 또한 최근에 개발되었다. 이러한 방법에서, 실제 절개부과 조직의 꿰멤부는 근육세포를 죽이기 위한 방법으로 대체된다. 따라서, 이는 심장벽을 통해 손상을 생성하도록 Maze 패턴으로 가열 또는 냉각함으로써 조직을 파괴하는 대신 조직의 분리를 방지할 수 있다. 손상된 근육세포 조직은 더이상 신호를 전달할 수 없고, 따라서 동일한 결과가 얻어질 수 있다. 흉부가 여전히 개방되고, 심장은 정지되고 개방된다. 또한, 에너지 공급원은 손상되는 조직에만 영향을 미치도록 주의깊게 제어되어야 한다. 다수의 장치들이 근육세포 조직을 파괴하기 위해 다양한 에너지 공급원을 이용하여 개발되었다. 이러한 장치들은 예를 들어, 미국 특허 5,938,660호에 개시된 바와 같은 고주파 무선 에너지 또는 극초단파, 초음파 또는 레이저 에너지를 이용할 수 있다. 최근에, 장치들은 정맥 및/또는 동맥 계통을 통해 고주파 무선 에너지의 카테터 기반 전달을 위해 개발되었다. 그러나, 이는 지금까지 에너지의 항법 및 인가의 어려움 때문에 제한된 성공만을 갖고 또한 만기 PV 협착증이 보고되었다. 또한, 조직의 냉각을 이용하는 장치는 -160 ℃의 온도를 생성하기 위해 아르곤 가스 또는 헬륨 가스의 확장이 이용되었다. 팁과 함께 기기를 이용하여, 조직은 냉각되고 파괴된다.