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Hintergrund der Erfindung
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1, Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Produkt und ein Verfahren
zur schnelle Blutstillung bzw. Hämostase
und/oder Gewebeablation bzw. – abtragung
bei Patienten mit gastrointestinaler Blutung.
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2. Beschreibung verwandter
Technik
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Gastrointestinale
(GI) Blutung ist eine Hauptursache für Morbidität und Mortalität in der
gesamten Welt. Die weit verbreitetsten und wichtigsten Läsionen sind
Gastro- und Duodenalulcera, ösopaphageale-
und gastrische Varizen, hämorrhagische
Gastritis, Tumoren und Gefäßmissbildungen.
Das anfängliche
Vorgehen für
die Diagnose und die versuchte Behandlung solcher Läsionen besteht
in der Endoskopie. Die üblichen
endoskopischen Methoden zur Behandlung einer GI-Blutung bestehen
aus thermischen Einrichtungen (z.B. bipolare Kauterisation oder
Lasern bei blutenden nicht varikoser Gefäßen), Injektionstherapie (z.B.
Sklerotherapie bei Varizen und eine Vielfalt von Lösungen für blutenden nicht-varikose
Gefäße) oder
mechanische Ligatur bzw. Unterbindung (Gummiband-Ligatur der Ösophagusvarizen).
Obwohl sich solche Techniken eines beachtlichen Erfolgs in der klinischen
Praxis erfreuten, blieben doch mehrere Situationen übrig, bei
denen deren Anwendung mit nicht zufriedenstellenden Resultaten verbunden
waren.
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Da
fast alle obengenannten existierenden Methoden auf irgendeiner Form
von Gewebekontakt beruhen, ist es wichtig, in der Lage zu sein,
eine klare Sicht von den tatsächlich
blutenden Läsionen
zu erhalten, ehe sie effektiv angewandt werden können. Dies ist gewöhnlich bei
aktiver Varizenblutung oder arterieller Pulsation unmöglich, wenn
sich das Blut schnell in dem Lumen ansammelt und die Barunterliegende
Mukosa verdeckt. Endoskopisches Lasern bildet dahingehend eine Ausnahme,
dass es keinen Kontakt benötigt.
Der Laserstrahl muss jedoch genau auf die Zielläsion gerichtet werden. Sonst
wird ein wahlloser Schaden an dem umgebenden Gewebe mit möglicherweise ernsten
Folgen daraus resultieren. Des weiteren sind Lasersysteme teuer
und im Allgemeinen nicht zur Intensivstation transportabel, wo die
Mehrzahl dieser Bluter endoskopiert werden.
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Einige
Läsionen,
wie beispielsweise gastrische Varizen sind nicht sehr erfolgreich
mit irgendeiner der oben diskutierten Methoden behandelt worden,
unabhängig
davon, ob sie aktiv bluteten oder nicht. Dies ist durch ihre eigenartigen
anatomischen Merkmale bedingt, beispielsweise die Größe des Gefäßes, der
Blutvolumenfluss, die submuköse
Lokalisation usw. Ein anderes Beispiel hierfür ist die hämorrhagische Gastropathie,
insbesondere bei Patienten mit Gerinnungsstörungen, wie man sie üblicherweise in
der Onkologieabteilung medizinischer Einrichtungen findet. Die Magenblutung
tritt in einer diffusen Art und Weise von extrem kleinen mukösen und
submukösen
Gefäßen auf
und spricht auf keine der Standardbehandlungsmethoden an.
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Es
gibt noch andere Situationen, bei denen die gegenwärtigen Behandlungsmethoden,
obwohl sie effektiv sind, mit beachtlichen Problemen verbunden sind.
Ein Beispiel ist das Bluten von multiplen Gefäßmissbildungen im Kolon, eines
der häufigsten Ursachen
von unterem GI-Bluten bei älteren
Leuten. Lasern wird als die Behandlungswahl angesehen. Zusätzlich zu
den oben genannten Nachteilen kann Laserbehandlung jedoch mühselig und
zeitaufwendig sein, da buchstäblich
Hunderte von diesen Läsionen
im Kolon vorhanden sein können,
von denen jede individuell angezielt werden muss. Weiterhin besteht
nach solch extensiver Behandlung das Risiko einer thermischen Verletzung
des Kolon.
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Kryotherapie
oder die Verwendung extremer Kälte
basiert auf dem Prinzip, dass kurze Anwendungen extremer Kälte eine
lokalisierte Gewebezerstörung
hervorrufen kann. Kryotherapie wird weit verbreitet in der Dermatologie,
HNO und Gynäkologie angewandt,
und zwar für
eine Vielzahl von Läsionen, die
von Tumoren, Hämangiomen,
Dysplasien, Tonsillektomien, Nasenbluten und sogar Hämmorhoiden reichen.
Bis vor sehr kurzer Zeit wurde sogenannte Kryochirurgie primär an der
Außenoberfläche des Körpers angewandt;
jedoch ha ben kürzliche
Fortschritte in der Kryochirurgie seine Anwendung zur Entfernung
unerwünschten
Gewebes tief im Körper ermöglicht.
Zu diesem Zweck sind kryochirurgische Sonden entwickelt worden,
die die direkte Ausbreitung von flüssigem Kühlmittel R12, Kohlendioxid, Distickstoffmonoxid
und andere Materialien mit Zweiphasen-Merkmale in dem gewünschten
Temperaturbereich verwenden. Die oben genannten Materialien können Temperaturen
z.B. im Bereich von – 29°C bis -88°C zum Zweck
des Abtötens
von Gewebe bei chirurgischen Verfahren produzieren. Flüssiger Stickstoff
(liquid nitrogen = LN2), welcher bei atmosphärischem
Druck eine Siedepunkt von -196°C
besitzt, ist auch als ein Tieftemperatur- bzw. Kryokühlmittel
in Sonden verwendet worden. In der Tat arbeiten viele herkömmliche
Kryosonden-Instrumente mit flüssigem
Stickstoff oder einem anderen verflüssigten Gas als Kühlmedium.
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Bei
typischen herkömmlichen
Kryosonden wird das Kryokühlmittel,
zum Beispiel LN2, durch ein Zuführ- oder
Ableitungsrohr in eine Expansionskammer an der geschlossenen Sondenspitze
eingeführt. Wenn
das Kryokühlmittel
in die Expansionskammer eintritt, verdampft es schnell und dehnt
sich um das einige Hundertfache im Volumen aus. Wenn die Flüssigkeit
verdunstet, absorbiert sie Wärme
von der Sondenspitze, um ihre Temperatur zu erniedrigen, d.h. im
Fall des LN2 auf seinen normalen Siedepunkt (ungefähr -196°C bei einer
Atmosphäre).
Typischerweise wird der Durchmesser der Sondenspitze so klein wie
möglich
gehalten, um dem Benutzer Genauigkeit und Kontrolle bzw. Steuerung
zu bieten. Auf diese Weise liefern einige Sonden sehr kleine kalte Oberflächen für chirurgische
Eingriffe im Auge, Gehirn oder Herz, obwohl andere Sonden größere Oberflächen und
mehr Kühlkraft
für die
Operation an größeren Gewebevolumnina
und -flächen
erforderten.
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US 5,275,595 offenbart ein
kryochirurgisches Instrument mit geschlossenem Ende, das eine Öffnung aufweist,
die den Joule-Thomson Effekt benutzt, um das Kühle eines Kühlmittels zu bewirken. Nach
Passage durch das Joule-Thomson
Ventil, bleibt das Kühlmittel
jedoch innerhalb einer Sondenspitze des Instruments und wird folglich
innerhalb der Einrichtung rezirkuliert.
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Im
Allgemeinen sind somit Kryosonden, die für interne Anwendungen vorgeschlagen
wurden, Kryosondeninstrumente mit geschlossenem Ende, um eine Steuerung
und Präzision
zu bieten. Für
dermatologische und andere Anwendungen an der Außenoberfläche des Körpers sind andrerseits mehrere Kryogensprays
vorgeschlagen worden und/oder sind auf dem Markt verfügbar.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Wir
haben erkannt, dass ein Bedarf an alternativen Mitteln der endoskopischen
Hämostase und/oder
Gewebeabtragung besteht, und zwar mit den folgenden besonderen Merkmalen:
- 1) Einer Fähigkeit
aus einer Entfernung auf eine relativ unspezifische Art und Weise über einem sehr
großen
Gebiet verwendet zu werden, mit adäquater Hämostase am Ort der Blutung
und minimalem Schaden am umgebenden Gewebe;
- 2) Einer Fähigkeit
zur sicheren Obliteration bzw. zum sicheren Veröden großer Gefäße, wie beispielsweise gastrischen
Varizen;
- 3) Bezahlbarkeit und
- 4) Technischer Einfachheit.
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Es
ist somit ein Ziel der Erfindung alternative Mittel zur endoskopischen
Hämostase
und/oder Gewebeabtragung vorzusehen, dadurch gekennzeichnet, dass
es die meisten, wenn nicht alle der oben genannten Kriterien erfüllt.
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Wir
haben erkannt, dass Kryotherapie besonders geeignet für die Behandlung
oberflächlicher dysplastische/neoplastischer
oder vaskulärer
Läsionen
sein kann, weil die Tiefe der Verletzung genau kontrolliert werden
kann. Außerdem
erkannten wird, dass Kryotherapie die oben erwähnten Probleme im Zusammenhang
mit GI-Hämostase
angehen kann.
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Beim Überprüfen der
Tauglichkeit und Anwendbarkeit der Kryotherapie für den GI-Gebrauch, wurden
zwei Fragen von Wichtigkeit untersucht. Erstens wurden die Effekte
des Vereisens auf Blutgefäße untersucht.
Die andere in Erwägung
gezogene Frage von Wichtigkeit waren die Effekte der Kryotherapie
auf GI-Gewebe. Mit Bezug auf diese beiden Fragestellungen wurde
die Tauglichkeit der Kryotherapie bestätigt, wie unten im Detail beschrieben
wird. Tatsächlich
war ein Hauptvorteil dieser vorgeschlagenen Therapie die exzellente
Hämostase
die sogar bei Patienten mit Gerinnungsstörung.
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Um
insbesondere das oben beschriebene erste und vierte Merkmal anzusprechen,
schlugen die Anmelder vor, das Kryogen auf den Zielbluter zu sprühen.
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Mehrere
Spray- bzw. Sprüheinrichtungen
zur Verwendung der Kryogene sind auf dem Markt verfügbar, und
zwar hauptsächlich
für dermatologische Indikationen.
Um solche Einrichtungen für
den endoskopischen Gebrauch anzupassen, mussten zwei einzigartige Überlegungen
angestellt werden. Es wurde erkannt, dass es in Anbetracht der Länge des Zuliefersystems
schwierig sein würde,
das Kryogen auf der niedrigen Temperatur zu halten. Tatsächlich würde die
Länge jedes
nützlichen
endoskopischen Zusatzkatheters (ungefähr 1,5 Meter) es schwierig machen,
das Kryogen bei der niedrigen Temperatur zu halten ehe es aus der
Endöffnung
austritt. Zusätzlich
wurde die Flexibilität
der Einrichtung in Erwägung gezogen.
Um die vorangegangenen Merkmale zu erfüllen, haben die Anmeldet vorgeschlagen,
das Kühlmittel
von einem Hochdruckvorrat zu liefern, der bei Raumtemperatur gehalten
werden kann, durch eine langgestreckte flexible Leitung und den
Joule-Thomson-Effekt an dem distalen Ende der Leitung zu verwenden,
um einen geeigneten extrem kalten Spray zur Zielstelle zu liefern.
Da viele Kryokühlmittel
unter geeigneten Bedingungen bei oder nahe der Umgebungstemperatur
gehalten werden können,
muss die Leitung nicht wesentlich isoliert sein, auf diese Weise kann
die Flexibilität
maximiert werden und der Durchmesser kann für die Anordnung durch eine
endoskopische Einrichtung minimiert werden.
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Somit
werden die vorangegangen und andere Ziele der Erfindung durch Verwendung
der Kryotherapie bei der Behandlung von gastrointestinaler Blutung
realisiert. Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist ein Kryosonden-Instrument zum endoskopischen
Gebrauch vorgesehen, das die Abgabe von flüssigem oder gasförmigen Kryogen
in Form eines Sprühmittels
bzw. Sprays erlaubt.
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Diese
und andere Ziele, Merkmale und Charakteristika der vorliegenden
Erfindung, ebenso wie die Arbeitsverfahren und Funktionen der verwandten Strukturelemente
der, und die Kombination der Teile und Sparsamkeit in der Herstellung,
werden beim Berücksichtigen
der folgenden Beschreibung und der angehängten Ansprüche mit Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen, von denen alle einen Teil der Beschreibung bilden,
in denen gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in den verschiedenen
Figuren, offenbar werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Kryosonden-Instruments mit einem
flexiblen Schlauchteil und einer Sprühspitze, vorgesehen gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2A ist
eine vergrößerte schematische Ansicht,
teilweise im Querschnitt, eines proximalen Anschlussteils, vorgesehen
gemäß der Erfindung;
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2B ist
eine schematische Ansicht eines Kryogensystems mit welchem die Kryosonde
der Erfindung verwendet werden kann;
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3.
ist eine weggebrochene Ansicht, teilweise im Querschnitt, der Anschlusskomponente, vorgesehen
gemäß der Erfindung;
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4A ist
eine Ansicht einer distalen Sprühspitzendüse, die
gemäß der Erfindung
vorgesehen ist;
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4B ist
eine schematische Querschnittsansicht der Düse; und
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4C ist
eine Endansicht der Düse,
entlang der rechten Seite in 4B
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Detaillierte Beschreibung
des gegenwärtig
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bevorzugten beispielhaften
Ausführungsbeispiels
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Wie
oben beschrieben wurden beim Untersuchen der Tauglichkeit und Anwendbarkeit
der Kryotherapie für
GI-Gebrauch zwei Fragen von Wichtigkeit untersucht. Zuerst wurden
die Effekte des Vereisens auf Blutgefäße untersucht. Die meisten
Gefäße kleiner
als 2mm an Größe werden
einen Stillstand des Blutflusses im Wesentlichen unmittelbar nach Anwendung
der Gefriertemperaturen zeigen. Große Arterien scheinen gegenüber den
Effekten von Kälteverletzungen
resistent und sich trotz des Vereisens bzw. Gefrierens in der Lage,
die Wandstruktur intakt zu bewahren. Dies ist wichtig, da dies das
Risiko des späteren
Reißens
oder der Aneurysmabildung durch unbeabsichtigtes Vereisen solcher
Gefäße herabsetzt.
Venen, speziell solche von kleiner Größe, scheinen anfälliger zu
sein, indem sie eine Thrombose durchmachen (ein erwünschter
Effekt bei Varizenblutung), obwohl wiederum ihre Wandstruktur intakt bleibt.
Im Kapillarbereich ist die Thrombosierung gleichförmiger,
wiederum ein erwünschter
Effekt bei hämorrhagischen
Gastropathien und gewissen Gefäßmissbildungen.
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Das
andere in Erwägung
gezogenene wichtige Problem waren die Effekte der Kryotherapie auf GI-Gewebe.
In den späten
1950er und 1960er Jahren, wurde gastrisches Vereisen bei Temperaturen bis
zu -20°C
bei Hunderten von Patienten mit peptischen Ulcera verwendet. Für diese
Untersuchungen wurde ein rückgekoppelter Äthanol-Applikator
verwendet. Genau gesagt wurde ein Ballon durch den Mund in den Magen
geschoben.
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Obwohl
diese Therapie seither aufgegeben wurde, erzeugte ihre Verwendung
Information über die
Effekte von Gefriertemperatur auf den menschlichen Magen. Im Großen und
Ganzen scheint die Kälteverletzung
aus diesen Resultaten gut toleriert worden zu sein. Aus einer Überprüfung von
934 Vereisungsverfahren an 696 Patienten wird klar, dass 26 ein
Magenulkus entwickelten, drei mit Perforation und dass es keine
Todesfälle
gab.
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Mehrere
Sprüheinrichtungen
sind für
die Verwendung mit Kryogenen auf dem Markt verfügbar, hauptsächlich für dermatologische
Indikationen. Um solche Einrichtungen für den endoskopischen Gebrauch
anzupassen, mussten mehrere einzigartige Überlegungen angestellt werden.
Wir erkannten zum Beispiel, dass es bei der Länge des Zuliefersystems schwierig
sein würde,
das Gas bei einer niedrigen Temperatur zu halten. Zusätzlich erkannten
wir, dass Flexibilität
wegen der Natur des Endoskops ein wichtiges Merkmal war, das von
einer Zusatzeinrichtung forderte, sich mit den Drehungen, die das
Endoskop unternimmt, biegen zu können.
Um dieses Anliegen anzugehen, schlugen wir, wie oben erwähnt, vor,
das Kühlmittel
von einer Hochdruck-Kryokühlmittel-Versorgung,
die bei Raumtemperatur gehalten werden kann, zu liefern, um das
Kryokühlmittel
bei oder nahe Umgebungstemperatur zu der Zielstelle zu leiten, und
den Joule-Thomson-Effekt an der distalen Spitze zu verwenden, um
die Vereisungs- bzw. Gefriertemperatur zu erhalten, die geeignet
ist für
eine schnelle Hämostase
und/oder Gewebeabtragung gemäß der vorliegenden
Erfindung. Daraus folgend erkannten wir, dass der langgestreckte
Schlauchteil der Kryosonde in der Lage sein müsste, den hohen Drücken des
durch sie geleiteten Kryokühlmittels
zu widerstehen. Infolge moderater Veränderungen in dem Innendurchmesser
des Schlauchmaterial, und zwar resultierend auch Herstellungsprozessen
und anderem unvermeidbaren Druck und folglich Temperaturfluktuationen
entlang des Schlauchmaterials, ebenso wie des Potentials zum Leiten
von Kryokühlmittel,
wie beispielsweise flüssigen
Stickstoff, der unterhalb der Umgebungstemperatur geleitet wird,
erkannten wir auch, dass der langgestreckte Schlauchteil der Kryosonde
den Temperaturfluktuationen und potentiellen Temperaturextremen
ausgesetzt sein würde
und dennoch eine Flexibilität
aufrecht erhalten müsste, die
für endoskopische
Anwendungen geeignet wäre.
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Die
Erfindung wurde aus einer Berücksichtigung
der oben zusammengefassten Kriterien abgeleitet.
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Somit
ist die Kryosprüheinrichtung 10 (hier auch
als Kryosonden-Instrument bezeichnet), die gemäß der Erfindung vorgesehen
ist, angepasst, um gleitbar durch ein Endoskop eingeführt zu werden und
um ein Kryokühlmittel
von einem Hochdruckvorrat zu Zielgewebe zu leiten, das hinter seinem
distalen Ende angeordnet ist. Zu diesem Zweck und um für eine Vielzahl
von endoskopischen Anwendungen geeignet zu sein, insbesondere im
gastrointestinalen System, besitzt das Kryosonden-Instrument 10 gemäß der vorliegenden
Erfin dung eine Länge
von mindestens ungefähr
1 Meter und mehr, vorzugsweise in der Größenordnung von mindestens-1,5
m. Während die
geeigneten Längen
von dem Zweck abhängen, für den die
Kryosonde verwendet werden soll, wird nicht erwartet, dass eine
Länge größer als
ungefähr 3
Meter nötig
sein wird.
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Darüber hinaus,
um dem Druck des Kryokühlmittels
zu widerstehen und die erforderliche Flexibilität trotz der Temperaturfluktuationen
zu liefern, umfasst gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung der langgestreckte Rohrteil der Kryosonde ein langgestrecktes
Rohr, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, wie vollständig ausgelassener rostfreier
Stahl Grad 304. In dem gegenwärtig
vorgestellten Ausführungsbeispiel
besitzt das Rohr ein einziges Kryogenabgabelumen. Zudem, um eine schlüpfrige Oberfläche vorzusehen,
um das Vorschieben durch die Bohrung des Endoskops zu erleichtern;
um ein Maß für die Isolierung
zu liefern, um den Verlust des Kühleffekts
zu minimieren; und um das rostfreie Stahlrohr vor exzessivem Biegen
und Knicken zu schützen
ist eine dünne
Polymerschicht oder Schlauch in konzentrischer Beziehung zu dem Rohr
aus rostfreien Stahl vorgesehen. Ein doppelwandiger oder Polymer
beschichtetes Rohr kann vorgesehen sein. In einem beispielhaften
und gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsbeispiel,
ist die dünne
Außenschicht
oder Schlauch vorgesehen durch einen dünnwandigen Polytetrafluorethylen-(Teflon)-Schlauch
16, und zwar angeordnet in konzentrischer Beziehung zu dem Rohr 14 aus
rostfreiem Stahl. Außerdem,
während
Teflon gegenwärtig
vorgezogen wird, umfassen andere Materialien, die für die äußere isolierende/schützende Schicht
geeignet sein können,
Polyethylen, Polypropylen und Ähnliches.
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Um
die Kryosonde durch ein Endoskop zu einer Zielstelle einführen zu
können,
darf der Außendurchmesser
des Rohrteils 12 nicht größer als der Durchlass sein,
der dafür
durch das Endoskop definiert ist. Somit sollte der Außendurchmesser
des Rohrteils des Kryosonden-Instruments vorzugsweise ungefähr 5 mm
oder weniger (0,197 Zoll) und noch typischer zwischen ungefähr 2,25
und 3,30 mm (0,09 – 0,13
Zoll) betragen. Weiterhin, wie gegenwärtig vorgeschlagen, würde ein
geeigneter Rohrteil einer mit einem Innendurchmesser von ungefähr 0,037
bis ungefähr
0,039 Zoll (ungefähr
0,94 mm bis ungefähr 0,99
mm ) sein, wo der Kryogendruck zwischen einem Minimum von 450 psi
und einem Maximum von ungefähr
600 – 700
psi beträgt.
Ein Innendurchmesser in dem genannten Bereich liefert vorteilhafterweise
einen stetigen Fluss des Kryokühlmittels
von der Quelle zur Spitze. Wenn der Innendurchmesser zu klein ist,
kann die resultierende Flussbeschränkung abhängig von dem Kryogen, der Druckquelle
und Ähnlichem
in einer unerwünschten
Abkühlung
entlang der Rohrlänge
resultieren. Die Obergrenze hängt
von dem Endoskopbohrungsdurchmesser ab und der kombinierten Dicke
der Rohre aus rostfreiem Stahl und Teflon, ebenso von der Zweckmäßigkeit, übermäßige Kryogenexpansion
zu verhindern bevor das Kryogen aus der Düse austritt. In einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
besitzt das Rohr aus rostfreiem Stahl 14 einen Außendurchmesser
von 0,049 bis 0,051 Zoll (1,25 bis 1,30 mm) und eine Wanddicke von
ungefähr
0,006 Zoll (0,152 mm). Weiterhin besitzt die Teflonrohrschicht 16 in
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
einen Außendurchmesser
von ungefähr
0,09 bis 0,125 Zoll (2,29 – 3,18 mm)
und eine Wanddicke von ungefähr
0,010 Zoll (0,254 mm). Anhand eines Beispiels wurde ein Kryosonden-Instrument
gemäß der Erfindung
konstruiert und besitzt einen Rohrteil mit einem Innendurchmesser
von ungefähr
0,037 bis 0,039 Zoll (0,94 – 0,99 mm)
und einen Polmerschlauchaußendurchmesser von
ungefähr
0,090 Zoll (2,29 mm).
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Wie
aus dem Vorangegangenen offensichtlich ist, werden die Außen- und
Innendurchmesser des vorgesehenen Rohrs aus rostfreiem Stahl und der
Polymerschicht/Schlauchs abhängen
von dem Durchmesser des Flussdurchlasses, der als geeignet angesehen
wird, der Wanddicke der Rohre, ob ein Spalt zwischen den Rohren
nötig bzw.
wünschenswert
ist, dem Durchmesser der Endoskopbohrung, Herstellungstoleranzen
der entsprechenden Teile und Ähnlichem.
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Mit
Bezug auf 2A ist am proximalen Ende des
langgestreckten flexiblen Rohrteils 12 ein proximales Anschlussteil 18 vorgesehen
zum selektiven Ver binden desselben mit einer Quelle unter Druck
stehenden Kryogens, z. B. einem kryochirurgischen System. Solch
eine geeignetes System würde wünschenswerter
Weise eines sein, das ein Kryokühlmittel
besitzt, das unter einem Druck von ungefähr 700 psi in einem 255,15
gr (9 oz.) oder größeren Speichergefäß gelagert
ist.
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Eine
tragbare, handgehaltene kryochirurgischer Vorrichtung, die geeignet
ist für
den Gebrauch mit dieser Erfindung, ist in 2B dargestellt
und umfasst zwei Elemente, die Handeinheit 103 und einen
vorgeladenen Zylinder von Kryogen 122. Die Anordnung dieser
Elemente ist derart, dass das Gleichgewicht der Vorrichtung sie
bequem und einfach zu gebrauchen macht.
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Die
Handeinheit 102 umfasst einen Körper 103, der ein
im Wesentlichen rechteckiger Block aus thermisch isolierendem Material
mit einem Handgriff 104 ist, der sich von einer Seite nach
unten erstreckt. Vorzugsweise sind der Körper 103 und Handgriff 104 gegossen
oder gefräst
aus leichtgewichtigem, thermisch isolierendem Kunststoffmaterial,
wie beispielsweise Polypropylen, Polstyren, Polytetrafluorotethylen,
faserverstärkten
Polymeren oder Ähnlichem.
Auf der oberen Oberfäche
des Körpers 103 ist
eine erste Kupplung 105, die den Zylinder 122 aufnimmt.
Vorzugsweise verwendet die Kupplung 105 einen Mechanismus
der das leichte Auswechseln von einem Zylinder zu einem anderen
während
des kryochirugischen Verfahrens ermöglicht. Typischerweise könnte ein
Gewindemechanismus als erste kupplung 105 vorgesehen sein,
da Zylinder mit Gewindehälsen hergestellt
werden. Jedoch können
auch andere schnelle Trennmechanismen verwendet werden, wie beispielsweise
Bayonett-Verbinder, Rastmechanismen, die einen federbelasteten Haltekragen
verwenden, wie er üblicherweise
an Schläuchen
gebraucht wird, und Ähnliche.
Eine Hauptanforderung an die erste Kupplung 105 besteht
darin, dass sie den Zylinder 122 aufnimmt und hält und dass
sie eine leckfreie Verbindung mit dem Zylinder 122 liefert.
Die erste Kupplung 105 wird durch ein Tragglied 110 getragen, welches
an dem Körper 103 angebracht
ist und das auch den Zylinder 122 trägt, wenn er sich an seinem Platz
befindet.
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Die
erste Kupplung 105 umfasst Mittel zum Durchstechen des
Siegels des Zylinders 122, um den Fluss von Kryogen von
dem Zylinder über
eine Leitung (nicht gezeigt) im Tragglied 110 in den Körper 102 und,
wenn das System betätigt
ist, zu dem Kryosonden-Instrument 10 zu gestatten. Dieses
Durchstechmittel kann eine einfache Schraube 116 mit einer
Durchstechspitze sein, die durch Drehen eines Kopfs 117 in
das Siegel des Zylinders 12 getrieben wird.
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Zusätzlich oder
alternativ kann eine Kupplung 118 vorgesehen sein am axialen
Ende de Körpers 102,
um einen Zylinder 122 auf ähnliche Weise wie Kupplung 105 aufzunehmen
und zu halten.
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Am
vorderen Ende des Körpers 103 ist
eine Kupplung 107, die die Kryosonde 10 entfernbar
aufnimmt und eine leckfreie Dichtung damit vorsieht. Kupplung 107 kann
eine Gewindekupplung oder eine Schnelltrennkupplung wie unten beschrieben
sein, die mit der Kryogenflussleitung innerhalb der Kryosonde 10 verbindet.
Obwohl ein ausgefalleneres Steuersystem vorgesehen sein kann, zum
Zweck der endoskopischen Hämostase
und/oder Gewebeabtragung im Gastrointestinaltrakt, kann ein „AN-AUS"-Ventil vorgesehen
sein zum Ermöglichen bzw.
Abstellen des Kryogenflusses von der Quelle zu der Kryosonde. Wenn
es für
vorteilhaft oder wünschenswert
angesehen wird, können
Temperatur-, Druck- oder andere Sensoren vorgesehen sein, um die
Kryogenabgabe zu und/oder durch die Kryosonde zu überwachen.
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Anhand
eines Beispiels wurde ein geeignetes kryochirurgisches System, wie
oben kurz beschrieben, mit dem das Kryosonden-Instrument der Erfindung
verwendet werden kann, von Cryomedical Sciences Inc. von Rockville,
MD. entwickelt und Ausführungsbeispiele
davon sind in der vorläufigen
Anmeldung No. 60/034,876, eingereicht am 27. Januar 1997, offenbart.
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Auf 2A zurückkommend
wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der proximale Anschlussteil durch eine Abdeckung/Anschluss Unteranordnung
definiert, die ausgelegt ist, um eine strömungsmitteldichte Kupplung
zu errei chen mit einer geeigneten unter Druck stehenden Kryokühlmittelquelle.
Genauer gesagt ist z.B. eine Kunststoffabdeckungskomponente 20 vorgesehen
in umgebender Beziehung zu einem Anschlussteil 26. Die
Abdeckungskomponente 20 besitze eine hindurchgehend definierte
Bohrung, die einen distalen Bohrungsteil 22 umfasst, der
durch das distale Ende davon definiert ist, um den flexiblen Rohrteil 12 der
Kryosonde 10 gleitbar darin aufzunehmen und den proximalen Abschnitt
davon axial, mit Bezug zu der Anschlusskomponente 26, zu
halten. Das proximale Ende der Abdeckung besitzt eine Kupplungskonfiguration 24, die
komplementär
ist zu der Kupplungskonfiguration, die an der Kryogenquelle vorgesehen
ist, mit der sie verwendet werden soll.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt
die Abdeckungskomponente 20 eine Innengewindekupplung 24,
um das komplementäre
Außengewinde
auf dem Kühlungsmittelauslass 07 des
Kryosystems (2B) aufzunehmen. Jedoch können andere
Schnellverbindungskupplungen, wie beispielsweise Bajonett-, Luer-
oder andere solcher komplementären
Eingriffsstrukturen verwendet werden.
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Mit
Bezug auf 2A und 3, ist die
Anschlusskomponente 26, die innerhalb der Abdeckungskomponente 20 vorgesehen
ist, mit dem proximalen Ende des flexiblen Schlauchmaterials 12 der Kryosonde 10 gekuppelt,
um selektiv betriebsmäßig an den
Kühlmittelauslass
des kryochirurgischen Systems gekuppelt zu werden, durch kuppelnden
Eingriff des Abdeckung 20 an die Anschlussstruktur 107 des Kryosystems.
Genauer gesagt umfasst in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Anschlusskomponente 26 zum
Beispiel eine Nabe aus rostfreiem Stahl 28, die an dem
proximalen Ende des Rohrs aus rostfreiem Stahl befestigt ist. Die
Anschlusskomponente besitzt eine Bohrung, die durch sie definiert
ist, die strömungsmittelmäßig gekuppelt
und/oder in umgebender Beziehung zu einem Teil oder der Gesamtheit
des Rohrteils 12 gelagert ist. In dem beispielhaften Ausführungsbeispiel
erstreckt sich das innere Rohr aus rostfreiem Stahl 14 des
Rohrteils 12 durch die Anschlusskomponente 26,
wohingegen der äußere Polmerschlauch 16 an
oder benachbart zu dem proximalen Ende davon endet. Ein Nippel 21 kann vorgesehen
sein, um sich distal der Nabe 28 zu erstrecken, wie schematisch
in 1 und 2A gezeigt, um das Rohr aus
rostfreiem Stahl 14 darin aufzunehmen und den darum angeordneten
Außenpolymerschlauch 16.
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Die
Nabe 28 der Anschlusskomponente 26 umfasst einen
Schulter- oder Flanschteil 30, um von der Abdeckung angestoßen zu werden,
und einen Stecker 32 um selektiven mit dem kryochirurgischen System-Auslasses
in Eingriff zu stehen. Somit steht ein Schulterteil 34,
wenn die Abdeckung 20 mit dem kryochirurgischen System
in Eingriff steht, z. B. gedreht ist, um damit gekuppelt zu werden,
innerhalb der Abdeckungskomponente 2 mit dem Flanschteil 30 der
Anschlusskomponente 26 in Eingriff, so dass sich die Anschlusskomponente 26 mit
ihr nach rechts bewegt, in der Ausreichtung der 2A,
wodurch der Stecker 32 in Eingriff mit einer korrespondierend geformten
Auslasszumessöffnung
des kryochirurgischen Systems steht. Eine Verlagerung des Steckers in
Eingriff mit dem Kühlmittelauslass
auf diese Art und Weise kuppelt den flexiblen Rohrteil 12 der
Kryosonde betriebsmäßig der
Kryogenquelle, wodurch selektive Betätigung des Kryosystems, um
unter Druck stehendes kühlmittel
abzugeben, die Abgabe von Kühlmittel
unter Druck an und durch den flexiblen Rohrteil 12 der
Kryosonde 10 bewirkt. Eine geeignete Abdichtungstruktur,
wie beispielsweise O-Ringe 36, wie dargestellt, stellen
sicher, dass eine Strömungsmittel
dichtes Abdichtung zwischen der Kryosonde und der Kryokühlmittelquelle
erreicht wird.
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Eine
Sprühdüse 38 ist
an dem distalen Ende der Kryosonde 10 definiert. Gemäß dem Joule-Thomson-Effekt,
dehnt sich das Kühlmittel
aus, wenn es an der Düsenspitze
austritt und wird extrem kalt. Eine exemplarische Düsenspitze
ist in den 4A–4C dargestellt.
Anhand eines Beispiels wurde eine Kryosonde gemäß der Erfindung konstruiert
und besitze eine Düsenspitzen-Auslasszumessöffnung 40 mit
einem Durchmesser von ungefähr 0,011 – 0,0135
Zoll (0,28 – 0,34
mm). Andrerseits besitzt die Hauptleitung 42 der Düse einen
Innendurchmesser in der Größenordnung
von 0,058 Zoll (1,47 mm) und nähert
sich somit dem Wert des Außendurchmesser
des Rohrmaterials aus rostfreien Stahl mehr. Tatsächlich ist
in einem beispielhaften Ausfüh rungsbeispiel
der Innendurchmesser der Düse
größer als
der Außendurchmesser
des Kryogenlieferrohrs aus rostfreiem Stahl, do dass das distale
Ende des Rohrs 14 darin aufgenommen werden und daran befestigt
werden kann, z.B. durch Löten
oder Schweißen.
Obwohl in der vergrößerten Abbildung
der 4 nicht gezeigt, kann ein Nippel 44 vorgesehen sein,
um sich proximal von der Düse 48 zu
erstrecken, wie schematisch in 1 gezeigt,
um den äußeren Polymerschlauch 16 aufzunehmen.
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Somit
leitet der Abfluss von unter Druck stehendem Kühlmittel von dem kryochirurgischen
System den flüssigen
Stickstoff oder andere Kryokühlmittel
unter Druck entlang der flexiblen Sonde zu der distalen Düsenspitze.
Austreibung des Kryokühlmittels von
der Spitze unter Nutzung des Joule-Thompson-Effekts resultiert in rapider Expansion
desselben als Spray und rapider Abkühlung desselben, wodurch die
Temperatur des Zielgewebes erniedrigt wird. Visuelle Beobachtung
des Zielortes durch das Endoskop kann das Erreichen der Hämostase und/oder
ausreichende Abkühlung
der Zielgewebes bestätigen
und/oder ob zusätzliche
Anwendung von Kryogen indiziert ist.
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Die
richtige Lagerung der Kryosondenspitze 38 relativ zu dem
distalen Ende des Endoskops und relativ zu dem Zielgewebe kann visuell
durch das Endoskop bestätigt
werden. Ebenso kann Hämostase und
Gewegeabtragung überwacht
werden, und zwar während
und nachfolgend einer Kryogenanwendung.
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Die
Durchführbarkeit
unter Verwendung dieses Verfahrens für oberflächliche Gewebeabtragung und
Hämostase
im Gastrointestinaltrakt wurde getestet, wie im folgenden Beispiel
detailliert beschrieben.
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BEISPIEL
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Verfahren
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Die
Kryosprühvorrichtung
gemäß der Erfindung,
wie oben beschrieben, wurde vorgesehen, durch welche flüssiger Stickstoff
(-196°C)
durch ein kryochirurgisches System getrieben wurde. Der langgestreckte
flexible Rohteil wurde durch den Biopsiekanal eines therapeutischen
oberen Endoskops geführt,
das mehrere Zentimeter von der Zielläsion entfernt positioniert
war.
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Im
ersten Satz der Experimente, wurde flüssiger Stickstoff auf die distale
oesophageale Mukosa von fünf
Hunfen gesprüht.
Die Hunde wurden periodisch re-endoskopiert und Biopsien wurden
von den behandelten Flächen
genommen. Bei anderen Hunden wurde Kryotherapie benutzt zur Hämostase
in einem Modell mit blutendem Ulkus.
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Ergebnisse
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Das
Vereisen der oesophagealen Mukosa, mit einem scharfen Abgrenzungsrand
zur unbehandelten Mukosa, wurde innerhalb von Sekunden während des
Sprühens
von flüssigem
Stickstoff sichtbar. Dies wurde von langsamen Auftauen über die
nächsten
paar Minuten hinweg gefolgt. Alle Hunde überlebten das Verfahren und
schienen zu gedeihen. Nach 24 Stunden war das Epithel komplett abgestoßen bei Erhalt
der Submukosa und tieferer Schichten. Keine signifikanten Blutungen
waren sichtbar. Nach 3 Wochen war bei drei von vier Tieren der Ösophagus komplett
re-epithelisiert.
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In
den Hämostase-Experimenten,
stoppte die Blutung unmittelbar nach dem Kryobesprühen der
Läsionen,
nach dem Auftauen begann sie in den meisten Fällen aber wieder.
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Folgerung
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Diese
Experimente zeigten die Durchführbarkeit
endoskopischer Kryotherapie mit mehreren aufregenden Folgerungen
für die
Gastroenterologen. Ihre Fähigkeit
eine kontrollierte Eingangstiefe zu bewirken, die gefäßlos ist,
kann sie besonders wertvoll zur Behandlung oberflächlicher
Läsionen,
wie beispielsweise bei Barrett Syndrom und Arteriovenösen Missbildungen,
machen. Weiterhin kann sie auch als nützliche begleitende Maßnahme für die Behandlung blutender
Läsionen
(wie beispielsweise Varizen) dienen, und zwar infolge ihrer Fähigkeit
eine schnelle Blutstillung von einer Entfernung aus zu bewirken.
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Die
gemäß der Erfindung
vorgesehene Einrichtung kann auch als Palliativbehandlung von GI-Krebs
vorteilhaft sein. Obwohl Lasern als Behandlung der Wahl für derartige
Läsionen
betrachtet wird, ist es wegen seiner Kosten für die meisten niedergelassenen
Gastroenterologen nicht verfügbar.
Die vorliegende Erfindung liefert eine billige Alternative zum Vorsehen
solcher Behandlung in Einrichtungen, besonders dort, wo Laser nicht
einfach verfügbar
sind.
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Es
wird erkannt werden, dass die vorangegangenen bevorzugten speziellen
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung zum Zwecke der Darstellung der funktionellen
und strukturellen Prinzipien dieser Erfindung gezeigt und beschrieben
wurden und dass sie Veränderungen
unterliegen können ohne
von solchen Prinzipien abzuweichen. Daher umfasst diese Erfindung
alle Modifikationen, die innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche umfasst
sind.