PL223798B1 - Trokar ostrotępy z sondą zamrażającą do zamrażania tkanek oraz zastosowanie trokara ostrotępego do zamrażania tkanek - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest trokar ostrotępy do zamrażania tkanek zawierający szczelnie zamknięte kanały do prowadzenia czynnika chłodzącego w obiegu ciągłym, połączone z pompą i zbiornikiem czynnika chłodzącego, zakończony główką zamrażającą, przy czym główka zamrażająca posiada co najmniej jedną powierzchnię elastyczną (2), która odkształca i rozszerza się w wyniku przepuszczenia przez trokar czynnika chłodzącego pod ciśnieniem tworząc komorę rozprężającą (5), w której czynnik chłodzący ulega rozprężeniu powodując ochłodzenie powierzchni elastycznej (2) główki zamrażającej, a wspomniana elastyczna powierzchnia (2) jest zdolna do dopasowania się do poddawanej zamrożeniu tkanki (3). Przedmiotem wynalazku jest również zastosowanie trokaru ostrotępego do obniżenia ciśnienia tętniczego krwi w tętnicy nerkowej.

Description

Przedmiotem wynalazku jest trokar ostrotępy z sondą zamrażającą do zamrażania tkanek oraz zastosowanie trokara ostrotępego do zamrażania tkanek, w szczególności splotu sympatetycznego prowadzącego do nerek i tętnicy nerkowej, stosowane w regulacji ciśnienia tętniczego.

Z patentu US nr 3 298 371 znana jest zamrażająca sonda, wykorzystywana szczególnie w neurochirurgii. Sonda składa się z duktów, którymi prowadzony jest środek zamrażający, np. ciekły azot, zakończona główką przewodzącą ciepło. W główkę wbudowany jest detektor, który mierzy na bieżąco jej temperaturę celem utrzymania odpowiednich warunków zabiegu. Przytoczona sonda posiada główkę o średnicy ok. 0,09 cala, przy czym nie ulega ona elastycznym odkształceniom, w związku z czym nie nadaje się do skutecznego zamrażania tkanek na dużej powierzchni, takich jak splot sympatetyczny.

Z kolei z patentu nr US 6 306 129 znany jest system kardiochirurgii zawierający kompresor oraz sondę. Sonda posiada drugi kanał chłodzący, który dokonuje wstępnego chłodzenia urządzenia w stanie spoczynku. Po wstępnym wychłodzeniu uruchamiany jest główny strumień chłodzenia, dzięki czemu można osiągnąć temperatury rzędu -100°C. Przytoczona sonda nie posiada jednak elastycznej główki, przez co powierzchnia oddziaływania zamrażającego jest ograniczona jedynie do punktu styku główki z tkanką. Utrudnione jest zatem oddziaływanie na dużą powierzchnię tkanek, w szczególności o walcowatym kształcie.

Patent nr US 7 063 718 ujawnia sposób i aparaturę do przeprowadzenia hipotermii wybranego organu bez znaczącego oddziaływania na otaczające organy i tkanki. Elastyczny kateter jest umies zczany poprzez układ naczyniowy pacjenta celem doprowadzenia końca zamrażającej sondy w tętnicy dochodzącej do wybranego organu. Sprężony czynnik chłodzący jest wpompowywany przez kateter do elementu rozprężającego znajdującego się w pobliżu zakończenia sondy, gdzie czynnik chłodzący ulega rozprężeniu i parowaniu, które wywołują ochłodzenie elastycznego elementu termoprzewodzącego w zakończeniu sondy. Prowadzi to do ochłodzenia krwi przepływającej przez wybrane naczynie, co z kolei powoduje ochłodzenie wybranego organu. W jednej z realizacji wynalazku element odpowiedzialny za wymianę ciepła składa się z wielu cylindrycznych tub prowadzących z komory rozprężania do duktu powrotnego czynnika chłodzącego. Wykonane z nitinolu cylindryczne tuby pozostają prostoliniowe w temperaturze pokojowej, natomiast przy obniżonej temperaturze ich kształt się zmienia powodując otrzymanie elastycznego „koszyka”, co pozwala na łatwiejsze wprowadzenie zespołu kateteru do układu naczyniowego pacjenta z zasadniczo prostoliniowymi lecz elastycznymi tubami. Po wprowadzeniu aparatury w pożądane miejsce, uruchamia się przepływ czynnika chłodzącego, który powoduje zmianę geometrii tub nitilinowych tworząc koszyk, co z kolei zwiększa efektywną drogę rozprężania czynnika chłodzącego, powodując tym samym zmniejszenie wymaganej długości kateteru celem osiągnięcia pożądanej temperatury. Chłodzenie narządów, czy tkanek odbywa się przez zakończenie sondy, które nie jest elastyczne i umożliwia chłodzenie jedynie na powierzchni styku. Nie jest możliwe zatem ochłodzenie większej powierzchni tkanek jednocześnie, np. w formie walcowatej.

W opisie zgłoszenia patentowego nr US 2008 071 337 przedstawiono dający się prowadzić kateter do ogrzewania lub chłodzenia otaczającego płynu w naczyniu krwionośnym pacjenta. Kateter posiada element wymiany ciepła zawierający wiele zewnętrznych powierzchniowych nieregularności celem utworzenia zaburzenia w otaczającym płynie. Kateter doprowadzający płyn roboczy, chłodzący element wymiany ciepła, jest zaopatrzony na zakończeniu w balonki, zasilany osobnym duktem. Po wprowadzeniu w odpowiednie miejsce, kateter doprowadzający płyn roboczy jest wycofywany celem zapewnienia uszczelnienia za pośrednictwem balonika, komory wewnątrz elementu wymiany ciepła. Po uszczelnieniu do komory wprowadzany jest płyn roboczy, który chłodzi element wymiany ciepła. Zastosowany balonik posiada tylko uszczelniającą funkcję, przez co nie zapewnia on oddziaływania cieplnego. Ponadto, przedstawiony kateter zapewnia chłodzenie tylko płynów, zatem nie nadaje się do chłodzenia punktowego organów, czy tkanek. Co więcej, powierzchnia oddziaływania jest stała, nie elastyczna, przez co nie ma możliwości otoczenia wybranego naczynia krwionośnego celem uzysk ania skuteczniejszego chłodzenia.

Problemem technicznym stawianym przed niniejszym wynalazkiem jest zaproponowanie takiego trokaru ostrotępego, który umożliwi dotarcie do tętnicy nerkowej i związanego z nią splotu symp atetycznego, pozwoli na punktowe zamrażanie sondą nerwu, zwoju, tkanek lub naczyń krwionośnych, przy czym osiągana temperatura sondy będzie niższa od -50°C, a powierzchnia oddziaływania sondy chłodzącej z poddawaną zabiegowi tkanką będzie duża, pozwalająca na jednoczesne zamrożenie

PL 223 798 B1 pożądanego naczynia krwionośnego na dużej części jego obwodu przy wykorzystaniu mniejszej ilości czynnika chłodzącego, trokar będzie prosty w budowie i tani w produkcji, dzięki czemu możliwe będzie dostarczanie jednorazowych i sterylnych urządzeń tego typu, a jednocześnie zabieg zamrażania będzie przebiegał szybciej, zmniejszając ryzyko powikłań pozabiegowych. Nieoczekiwanie wspom niane problemy techniczne rozwiązał prezentowany wynalazek.

Pierwszym przedmiotem wynalazku jest trokar ostrotępy z sondą zamrażającą do zamrażania tkanek zawierający szczelnie zamknięte kanały do prowadzenia czynnika chłodzącego w obiegu ciągłym, połączone z pompą i zbiornikiem czynnika chłodzącego, zakończony główką zamrażającą, znamienny tym, że główka zamrażająca posiada co najmniej jedną powierzchnię elastyczną, która odkształca i rozszerza się w wyniku przepuszczenia przez trokar gazu pompującego pod ciśnieniem tworząc komorę rozprężającą, w której czynnik chłodzący wprowadzony przez kanały 1 ulega rozprężeniu i parowaniu powodując ochłodzenie powierzchni elastycznej główki zamrażającej, a wspomniana elastyczna powierzchnia jest zdolna do dopasowania się do poddawanej zamrożeniu tkanki.

Korzystnie, powierzchnia elastyczna występuje na bocznej ściance główki zamrażającej.

Równie korzystnie, powierzchnia elastyczna występuje na przedniej ściance główki zamrażającej.

W kolejnej korzystnej realizacji wynalazku powierzchnię elastyczną stanowi materiał wybrany z grupy: PEBA, grafen, PET. W następnej korzystnej realizacji wynalazku powierzchnia trokara, poza elastyczną powierzchnią, jest pokryta materiałem termoizolacyjnym.

Korzystnie, materiał izolacyjny stanowi aerożel.

Drugim przedmiotem wynalazku jest zastosowanie trokara ostrotępego jak zdefiniowano w istocie pierwszego przedmiotu wynalazku do obniżenia ciśnienia tętniczego krwi w tętnicy nerkowej poprzez zamrożenie nerwu i/albo zwoju, który zaopatruje tętnicę nerkową, przez innerwację sympatetyczną, powodując wyłączenie nerwu i wyłączenie systemu sterującego ciśnienie.

Trokar ostrotępy według wynalazku pozwala na wprowadzenie go do pożądanego obszaru i lokalne zamrożenie tkanek. Dzięki elastycznej powierzchni, która dopasowuje się do tkanki poddanej oddziaływaniu, zwiększa się powierzchnia zamrażania, zatem możliwe jest zamrożenie dużej powierzchni tkanki w pojedynczym etapie zabiegu. Elastyczna powierzchnia pozwala na częściowe ot oczenie poddawanej zabiegowi tkanki, np. tętnicy, przez co zwiększa się efektywność oddziaływania i skraca czas zabiegu. Wykorzystanie materiałów bardzo dobrze przewodzących energię cieplną p ozwoliło zmniejszyć wymagania stawiane czynnikowi chłodzącemu, ze względu na mniejsze straty cieplne. Zastosowanie trokara ostrotępego według wynalazku umożliwia przeprowadzenie zabiegu obniżenia ciśnienia tętniczego krwi w tętnicy nerkowej poprzez zamrożenie nerwu i wyłączenie systemu sterującego ciśnienie bez chirurgicznego nacięcia tkanki skóry, w krótszym czasie, zmniejszając ryzyko powikłań pozabiegowych.

Przykładowe realizacje wynalazku przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój wzdłużny sondy zamrażającej trokaru ostrotępego z powierzchnią elastyczną na boku głowicy zamrażającej, fig. 2 przedstawia przekrój sondy zamrażającej trokaru z fig. 1 z dwoma powierzchniami elastycznymi podczas przeprowadzania zabiegu, fig. 3, a, b, c przedstawia kolejne konfiguracje elastycznej powierzchni, fig. 4 przedstawia sondę trokaru ostrotępego w widoku z góry, fig. 5 przedstawia przekrój poprzeczny sondy trokaru z fig. 4 wzdłuż powierzchni A-A, fig. 6 przedstawia przekrój poprzeczny sondy trokaru z fig. 4 wzdłuż powierzchni B-B, fig. 5 przedstawia przekrój poprzeczny sondy trokaru z fig. 7 wzdłuż powierzchni C-C, fig. 8 przedstawia przekrój poprzeczny sondy trokaru z fig. 4 wzdłuż powierzchni D-D, fig. 9 przedstawia przekrój wzdłużny sondy trokaru ostrotępego z powierzchnią elastyczną na przedniej ścianie głowicy zamrażającej, fig. 10 przedstawia przekrój poprzeczny sondy trokaru z fig. 9 wzdłuż powierzchni C-C, fig. 11 przedstawia powiększony widok głowicy zamrażającej trokaru z fig. 9 podczas rozkładania powierzchni elastycznej, fig. 12 przedstawia rozłożoną jednorazową sondę zamrażającą trokaru z fig. 9, fig. 13 przedstawia przekrój wzdłużny trokaru z fig. 9 w realizacji z sferyczną powierzchnią elastyczną fig. 14 przedstawia powierzchnię elastyczną główki zamrażającej trokaru z fig. 9 podczas wykonywania zabiegu,.

P r z y k ł a d 1

Na fig. 1 przedstawiono trokar ostrotępy z umieszczoną wewnątrz sondą zamrażającą. Sonda zamrażająca posiada powierzchnię elastyczną 2 na boku jej głowicy. Sonda zawiera również szczelne kanały 1 doprowadzające czynnik chłodzący do powierzchni elastycznej 2 głowicy zamrażającej. Po przeciwległej stronie powierzchni elastycznej 2 znajduje się obszar identyfikacyjny 7, który umożliwia lepszą widoczność i lokalizację podczas diagnozy z wykorzystaniem tomografii komputerowej lub

PL 223 798 B1 ultrasonografii. Fig. 3a przedstawia realizację powierzchni elastycznej 2 sondy zamrażającej o kształcie przypominającym szczypce, który zapewnia większą powierzchnię styku na obwodzie tkanki 3 o cylindrycznym przekroju. Fig. 3b przedstawia kolejną realizację powierzchni elastycznej 2 sondy zamrażającej o płaskiej powierzchni do uniwersalnych zastosowań. Fig. 3c przedstawia realizację powierzchni elastycznej 2 sondy zamrażającej z dwoma oddzielnymi obszarami, która umożliwia zamrożenie tkanki 3 z dwóch stron jednocześnie. Fig. 2 przedstawia trokar ostrotępy z umieszczoną wewnątrz sondą zamrażającą o powierzchni elastycznej 2 o kształcie z fig. 3c. Po umieszczeniu trokaru w odpowiednim miejscu wewnątrz ciała (obszar identyfikacyjny 7 umożliwia weryfikację położenia trokaru), wprowadzany jest poprzez kanały 1 gaz rozszerzający i formujący elastyczną powierzchnię 2, celem „napompowania” elastycznej powierzchni 2 i utworzenia komory rozprężającej 5. Pompowanie odbywa się za pomocą gazu neutralnego, np. CO₂. Wszystkie inne gazy neutralne mogą zostać użyte do pompowania komory rozprężającej 5. Po napompowaniu wprowadza się pod ciśnieniem czynnik chłodzący, np. ciekły azot, który w utworzonych komorach rozprężających 5 rozpręża się i paruje p owodując drastyczne obniżenie temperatury wewnątrz komór 5. Powierzchnia elastyczna 2 jest wykonana z odpornego elastycznego materiału o bardzo dobrej przewodności cieplnej, takiego jak grafen, dzięki czemu uzyskuje się mniejsze straty cieplne, można zastosować cieńsze powierzchnie elastyc zne 2, a tym samym wymagana do przeprowadzenia zabiegu jest mniejsza ilość czynnika chłodzącego.

Figura 4 przedstawia trokar ostrotępy z sondą zamrażającą o kształcie powierzchni elastycznej 2 przedstawionej na fig. 3b w widoku z góry.

Figury 5, 6, 7, 8 przedstawiają przekroje poprzeczne wzdłuż odpowiednio powierzchni A-A, B-B, C-C, D-D przedstawionych na fig. 4. Powyższe przekroje pokazują, że powierzchnia elastyczna 2, pełniąca rolę zamrażania tkanki 3, jest umieszczona tylko na pewnej, danej długości, przez co możliwe jest sporządzania trokaru ostrotępego dedykowanego do konkretnych zastosowań leczniczych. Zastosowany trokar umożliwił zamrożenie tkanki 3 w jednej operacji, dzięki elastycznej powierzchni 2 zamrażającej, co wpłynęło korzystnie na szybkość zabiegu i ryzyko powikłań. Dzięki wykorzystaniu elastycznej powierzchni 2 z materiału bardzo dobrze przewodzącego ciepło można było użyć mniejszą ilość czynnika chłodzącego. Napompowana powierzchnia elastyczna 2 utworzyła komorę rozprężającą 5, która posiadała relatywnie dużą objętość, dzięki czemu osiągnięto niską temperaturę, odpowiednią do zabiegu zamrażania tkanek, przy wykorzystaniu mniejszej ilości czynnika chłodzącego, bez użycia skomplikowanych wymienników ciepła.

P r z y k ł a d 2

Figura 9 przedstawia kolejną realizację trokaru ostrotępego z sondą zamrażającą do zamrażania tkanek 3. W odróżnieniu od trokaru przedstawionego w przykładzie 1, powierzchnia elastyczna 2 znajduje się od przodu głowicy zamrażającej. Wewnątrz sondy, pomiędzy kanałami 1 doprowadzającymi czynnik chłodzący znajduje się rurka 6, która doprowadza gaz pompujący elastyczną powierzc hnię 2 i tworzący komorę rozprężającą 5. Gazem tym, podobnie jak w przykładzie 1, może być CO₂.

Figura 10 przedstawia przekrój poprzeczny trokaru ostrotępego z sondą zamrażającą wzdłuż powierzchni A-A z fig. 9.

Figura 11 przedstawia proces pompowania powierzchni elastycznej 2, tworzącej komorę rozprężającą 5, gazem neutralnym wprowadzanym za pomocą rurki 6.

Figura 12 przedstawia rozłożoną sondę zamrażającą umieszczaną wewnątrz trokaru, która ujawnia prostą budowę sondy zamrażającej, umożliwiającą jej produkcję jako jednorazowych, sterylnych sond zamrażających o dedykowanym zastosowaniu.

Figura 13 przedstawia trokar z sondą zamrażającą z fig. 9, podczas przepuszczania czynnika chłodzącego, którym może być ciekły azot. Czynnik chłodzący ulega rozprężeniu i parowaniu w utworzonej komorze rozprężającej 5 powodując gwałtowne obniżenie temperatury. Przedstawiony przykład trokaru z sondą zamrażającą posiada na powierzchni obwodowej kanałów 1 doprowadzających rurkę 4 o bardzo dobrej izolacji termicznej, która zabezpiecza tkanki przed niepożądanym zamrożeniem. Rurka ta może być wykonana np. z aerożelu.

Figura 14 przedstawia trokar z sondą zamrażającą przedstawiony na fig. 9 podczas przeprowadzania zabiegu zamrażania tkanek 3. W tym przypadku zamrażaną tkanką 3 jest tętnica nerkowa. Jak można zauważyć, powierzchnia elastyczna dostosowuje się kształtem do poddawanej zabiegowi tkanki, dzięki czemu uzyskuje się dużą powierzchnię oddziaływani, umożliwiającą efektywne wykonanie zabiegu zamrażania.

PL 223 798 B1

P r z y k ł a d 3

Zastosowano trokar z przykładu 1 do regulacji nadciśnienia tętniczego krwi. Trokar umożliwiał proste dojście do tętnicy nerkowej 3 i do związanego z nią splotu sympatetycznego prowadzącego do nerek i tętnicy, regulującego ciśnienie tętnicze. Dojście do tętnicy nerkowej 3 nie wymagało żadnego chirurgicznego nacięcia tkanki skóry (tzn. nacięcie nie dłuższe niż 1 cm). Droga dostępu prowadziła przez plecy gdzie wprowadzono sondę przezskórnie, wkłuwając ją na poziomie L1/L2 paravertebralnie przechodząc przez tkankę miękką docierając do obszaru otaczającego tętnice nerkową 3. Procedurę tę przeprowadzono za pomocą trokaru ostrotępego wyposażonego w sondę zamrażającą. Wyłączenie splotu sympatetycznego zrealizowano przez zamrażanie sondą nerwu lub zwoju, który zaopatruje tętnicę nerkową, przez innerwację sympatetyczną, na temperaturę poniżej -50°C, doprowadzono przez zamrażanie do wyłączenia nerwu i w związku z tym wyłączenia systemu sterującego (podwyższającego) ciśnienie (Renin-Angiotensin - Aldosterone axis).

Claims (7)

1. Trokar ostrotępy z sondą zamrażającą do zamrażania tkanek, zawierający szczelnie zamknięte kanały do prowadzenia czynnika chłodzącego w obiegu ciągłym, połączone z pompą i zbiornikiem czynnika chłodzącego, zakończony główką zamrażającą, znamienny tym, że główka zamrażająca posiada co najmniej jedną powierzchnię elastyczną (2), która odkształca i rozszerza się w wyniku przepuszczenia przez trokar gazu pompującego pod ciśnieniem tworząc komorę rozprężającą (5), w której czynnik chłodzący wprowadzony przez kanały i ulega rozprężeniu i parowaniu powodując ochłodzenie powierzchni elastycznej (2) główki zamrażającej, a wspomniana elastyczna powierzchnia (2) jest zdolna do dopasowania się do poddawanej zamrożeniu tkanki (3).

2. Trokar ostrotępy według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnia elastyczna (2) występuje na bocznej ściance główki zamrażającej.

3. Trokar ostrotępy według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnia elastyczna (2) występuje na przedniej ściance główki zamrażającej.

4. Trokar ostrotępy według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 3, znamienny tym, że powierzchnię elastyczną stanowi materiał wybrany z grupy: PEBA, grafen, PET.

5. Trokar ostrotępy według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że powierzchnia trokara, poza elastyczną powierzchnią (2), jest pokryta materiałem termoizolacyjnym (4).

6. Trokar ostrotępy według zastrz. 5, znamienny tym, że materiał izolacyjny stanowi aerożel.

7. Zastosowanie trokara ostro tępego, jak zdefiniowano w zastrz. od 1 do 6, do obniżenia ciśnienia tętniczego krwi w tętnicy nerkowej poprzez zamrożenie nerwu i/albo zwoju, który zaopatruje tętnicę nerkową, przez innerwację sympatetyczną, powodując wyłączenie nerwu i wyłączenie systemu sterującego ciśnienie.