JP2009522037A - 組織の熱治療システムとその方法 - Google Patents

Abstract

経皮手術もしくは腔内治療において、組織の熱治療のため、システムや方法が提供される。そのシステムは組織を熱治療するための少なくとも１本のカテーテルと、カテーテルを通して液体を循環させるための液圧ユニットと、実行パラメータを操作者に表示し、入力もしくは修正するための制御ステーションからなる。カテーテルは、膨張可能であり液体が循環する内腔を取り囲む動作面を有する。開示された方法は標的組織を加熱する前に冷却する。組織を加熱または冷却するため、カテーテルの動作面が標的組織の表面に押し付けられ、組織から放熱される熱、組織へ伝導される熱は、それぞれ循環液へ、あるいは循環液から伝導される。
【選択図】図２

Description

本発明は一般的には経皮手術や腔内治療における組織に対する熱エネルギーの使用に関する。特に本発明は、液体による組織の接触加熱および／または接触冷却を備えた、組織を熱治療する装置に関する。

経皮手術の際に、直接の電気加熱、超音波放射線の照射、ラジオ周波数やマイクロ波周波数域での電磁放射線の照射、あるいは、レーザーによる照射が用いられる間質組織の熱手術（例えば、温熱療法、組織の凝固や切除）による治療に使用される装置は、その発明の属する技術の分野において知られている。そのような処置において、標的組織に運ばれた熱はその周囲の層や組織へ運ばれる熱の散逸過程に対抗する累積速度を補わなければならない。過度の加熱力は液体の望ましくない沸騰および／または標的組織を焼き焦がすおそれがある。一方で、不十分な熱では凝固や組織形成および／または組織の切除について望むような結果を生み出さない。一般的にそのような治療は患者にかなりの痛みを伴うので、患者は長時間じっとしている必要があり全身麻酔を必要とする。

従って、経皮手術および／または腔内治療を行う際に、加熱箇所および／または冷却箇所をそれぞれ回避するように均一に治療組織が加熱および／または冷却されるような熱治療を提供する方法やシステムが必要である。このような方法やシステムは局部麻酔のみを必要とし、手術室に一般的にある設備の必要がなく、診療所での処置が可能である。その結果、外科医と患者どちらにとってもより便利になる。

本発明に従い、経皮手術および／または腔内治療をする際に、組織の熱治療システムと方法が提供される。本発明のシステムは次のユニットと項目を含む：（ａ）組織の熱治療に使用する１本またはそれ以上の数のカテーテル、（ｂ）冷却または加熱された液体を運び、液体をそれらのカテーテルから排出するための液圧サブシステム、（ｃ）システムを操作し、操作者にその過程に関するデータを表示するための制御ステーション、（ｄ）挿入探針、拡張被覆管、トロカール、ガイドワイヤーやガイディングロッドような付属部品（これらのうち幾つかのものは様々に組み合わされ、キットとして詰められる）。

本発明のシステムは、組織を熱治療するシステム（ＳＴＴ）であって、
組織を熱治療するための少なくとも１本のカテーテル（ＣＴＴ）で、
基端と末端を持つ細い管状体、
前記末端に設置された動作面、
前記動作面内の内腔
を含む前記ＣＴＴと、
液体を前記内腔に送り込むために前記基端に設置された入口開口部と出口開口部と、前記内腔の１つと前記入口開口部と出口開口部の各間を接続する２つの液体通路と、
前記液体を前記内腔を通して循環させる液圧ユニットで、
前記液体を前記内腔に供給する前記ＣＴＴに接続可能なポンプと、
設定温度で前記液体の温度を調整する少なくとも１つの温度調整装置で、前記設定温度が−１００℃から１００℃までの範囲内で可変であるものを含む液圧ユニットと、
少なくとも、しばらくの間、前記液体を前記内腔に前記設定温度で連続的かつ断続的に送り込み、さらにしばらくの間、前記液体を前記内腔に別の設定温度で送り込むため、前記ポンプを作動させるように、前記ポンプと少なくとも１つの前記温度調整装置にそれぞれ電気的接続された制御装置と
を含むシステムである。

本発明のＳＴＴは、前記ＣＴＴが、さらに前記細い管状体内に同軸に設置された管状空洞を含むＳＴＴである。

本発明のＳＴＴは、前記ポンプが前記入口開口部と接続可能なＳＴＴである。

本発明のＳＴＴは、前記液圧ユニットがさらに前記液体の圧力を測定する圧力センサーを含むＳＴＴである。

本発明のＳＴＴは、前記液圧ユニットがさらに
前記内腔に送り込まれた前記液体の量を測定するための手段と、
前記内腔から排出された液体の量を測定するための手段と
を含むＳＴＴである。

本発明のＳＴＴは、動作面が膨張可能なＳＴＴである。

本発明のＳＴＴは、前記組織の温度を測定するため前記制御装置に電気的に接続されたセンサーをさらに含むＳＴＴである。

本発明のＳＴＴは、前記組織の少なくとも一部を監視するための監視探針を含むＳＴＴである。

本発明のＳＴＴは、前記操作面が膨張しているとき、前記動作面の一部が器官の内腔の一部と同形になるＳＴＴである。

本発明のＳＴＴは、前記管状空洞がその内腔を通して前記加熱探針の挿入をする、加熱装置の加熱探針と結合したＳＴＴである。

本発明のＳＴＴは、前記管状空洞がその内腔を通して前記加熱探針の挿入をする、凍結装置の凍結探針と結合したＳＴＴである。

本発明の方法は、まず前記組織を冷却し、さらに前記組織を加熱することによって組織を熱治療する方法であって、前記冷却および加熱が
ａ．組織を熱治療するカテーテル（ＣＴＴ）の動作面の一部を、前記組織の一部に押圧し、
ｂ．設定温度の液体を前記ＣＴＴを通して循環させ、
前記ＣＴＴは基端と末端を持つ細い管状体を含み、前記ＣＴＴは循環する液体が通る内腔を囲む動作面を持ち、前記動作面は前記末端に配置される、
段階を含む、組織を熱治療する方法である。

本発明の方法は、前記冷却は凍結を含む方法である。

本発明の方法は、前記ＣＴＴが、さらに前記細い管状体内に同軸に配置された管状空洞を含み、前記空洞は、一つは前記末端に他は前記基端に配置された２つの開口を有する方法である。

本発明の方法において、前記凍結は前記空洞を通して挿入された凍結装置の凍結探針による方法である。

本発明の方法において、前記加熱は前記空洞を通して挿入された加熱装置の加熱探針による方法である。

本発明の方法は、前記ＣＴＴが、前記組織に設置された複数のＣＴＴの内のいずれか一つである方法である。

本発明の方法は、前記循環に付随して設定圧力で前記液体を加圧する段階をさらに含む方法である。

本発明の方法は、前記動作面を膨張させることをさらに含む方法である。

本発明の方法は、前記内腔へ送り込まれた液体の量と前記内腔から排出された液体の量を比較することをさらに含む方法である。

本発明の方法は、前記押圧は前記内腔に液体を加圧することにより生じる方法である。

本発明の方法は、前記加熱と冷却は、動作面が前記組織内のある場所に設置された前記ＣＴＴのひとつと、動作面が前記組織内の別の場所に設置された他のＣＴＴにより、前記組織が冷却されることに付随して生じる方法である。

本発明の方法は、前記動作面の膨張、前記動作面の収縮、前記動作面の末端の拡張、前記設定温度の変更、前記循環液体の圧力の変更、それらの任意の組み合わせからなる機能群から選ばれた機能により、前記加熱と冷却の速度を制御することをさらに含む方法である。

本発明のＳＴＴは、前記液体は、純水溶液、食塩溶液、アルコール溶液、凍結抑制作用物質の水溶液、凝固点降下剤の水溶液、各凝固点が０℃よりもかなり低く各沸点が４５℃を超える有機化合物、１−８個の原子の短い炭素鎖をもつ炭化水素、前記炭化水素の混合物、前記炭化水素の溶液からなる液体群から選ばれた液体であるＳＴＴである。

本発明のＣＴＴは、基端と末端を有する細い管状体と、
前記末端に配置された動作面と、
前記動作面内部の内腔と、
前記内腔と前記２つの開口部をそれぞれ互いに接続する２つの液体通路を有する、前記基端に配置された２つの開口部と、
前記細い管状体の表面の一部を取り囲む絶縁被覆管と
を含む組織を熱治療するためのカテーテル（ＣＴＴ）である。

本発明のＣＴＴは、前記熱絶縁被覆管が滑動するように前記表面に取り付けられたＣＴＴである。

本発明のＣＴＴは、前記細い管状体に同軸に取り付けられた管状空洞をさらに含み、前記空洞は前記基端に開口を有するＣＴＴである。

本発明のＣＴＴは、前記管状空洞は前記末端に開口を有するＣＴＴである。

本発明のＣＴＴは、前記動作面の一部が膨張可能なＣＴＴである。

本発明のＣＴＴは、折りたたみ式の壁面内に液体通路の一部が内蔵されたＣＴＴである。

本発明のＣＴＴは、前記末端に設けられた鋭利な先端をさらに有するＣＴＴである。

本発明のＣＴＴは、前記細い管状体が湾曲可能なＣＴＴである。

本発明による方法は、熱がカテーテルを通して流れる液体から、または液体に移動するように組織の接触加熱および／または接触冷却をおこなう。冷却または解凍された組織への、また組織からの血液循環は、通常の温度の同一組織におけるそれぞれの速度に比べて、はるかに低い。さらに熱治療の効率は、標的組織の温度が加熱前にかなり低くされるに従い、高くなる。その結果、冷却段階に続いて加熱段階がなされるように、または連続した加熱段階が冷却段階中に差し込まれるように、組織の冷却と加熱が組織内の同じ場所で継続的に行われる。あるいは、違う位置でも冷却と加熱とが交互に行われる。例えば、加熱箇所に付随する周辺箇所の冷却、あるいは、冷却箇所に付随する周辺箇所の加熱である。本発明の冷却および／または凍結が、組織から、体温に比べて相当低く、用いられる液体の凝固点より少し上の温度より５℃の範囲内だけ低い温度に冷却された液体への熱伝導により達成される。それぞれの温度の液体が運ばれるカテーテルによって、治療組織がさらに付随して接触加熱、または接触冷却される間に、冷却は通常の凍結手段によりおこなわれてもよい。本発明によって組織の加熱は本発明のカテーテルへ加圧された加熱液体からの熱伝導によりなされる。あるいは、治療組織が以下にさらに示される本発明の１本またはそれ以上のカテーテルの接触により加熱または冷却される間に、一般的な加熱探針によって加熱がおこなわれる。

始めに、本発明による組織の熱治療システム（ＳＴＴ）のブロック図を示す図１について説明する。ＳＴＴ２は、ＣＴＴ４のような組織の熱治療に使用する１本またはそれ以上のカテーテル（ＣＴＴ）、液圧ユニットまたは液圧サブシステム６、位置制御ステーション８を含む。加熱液体または冷却液体はポンプ１２によってＣＴＴ４の基端に配置された入口１０へ加圧され、出口１４を通り温容器１６または冷容器１８のそれぞれに排出される。液体はＣＴＴの閉ループのなかで循環する。図には示されていないが、両容器内に入っている液体の温度は、両容器にそれぞれに取り付けれた、加熱および／または冷却要素を備えた温度調節装置と温度センサーによって管理される。方向指示弁２０はそれぞれ温熱容器と冷却容器のどちらか一方の選択をする。方向指示弁２２は加熱液体か冷却液体のどちらか一方をそれぞれ供給ポンプ１２に供給する。図示しない追加の方向指示弁が、ポンプ１２により加圧された液体を他のカテーテルへ送り込む。異なる高温および／または低温の液体の保管のため、一つ以上の容器を用いてもよい。

本発明のシステムは、同じＣＴＴを通して加熱液体および／または冷却液体を継続的に循環させる性能、および／またはさらなるＣＴＴを通して冷却液体を付随して循環させている間に、加熱液体を一つのＣＴＴで循環させることを特徴とする。図には示されていないが、この目的のために、それぞれのポンプ、方向指示弁、温度センサーと配管が、ポンプの入口と出口とそれぞれの容器との間に使用されている。この段階で、液体は、それぞれのＣＴＴに送り込まれるのではなく、液体のそれぞれの容器に送り返される。ポンプに接続された液体の温度がそれぞれの設定値に達すると、方向指示弁がそれぞれのＣＴＴへ送り込む段階へ切り替えられる。あるいは、それぞれ設定温度に加熱または冷却された液体は、排出経路を持つ一つの容器に蓄えられる。このような場合、ＣＴＴから排出された液体はこの容器に戻り、それぞれの方向指示弁は回避されても良い。

制御ステーション８は制御装置３０、電源ユニットとオペレーター・インターフェースユニットを含む（電源ユニットとオペレーター・インターフェースユニットは図示しない）。制御装置３０は、熱容器１６と冷容器１８にそれぞれ取り付けられた、図示しない加熱装置および冷却装置と同様に、供給ポンプ１２と方向指示弁を作動させる。作動信号は、制御装置３０からこれらの装置へ、制御装置３０とこれらの装置のひとつの間をつなぐライン３２のような出力離散線により、伝達される。温度検知装置、カテーテル１０への液体の供給量および／またはカテーテル１０からの液体の排出量を測定するための検知器、圧力検知器などの液圧サブシステム８に設置された各種検知器から受信されたアナログ信号および／またはディスクリート信号は、ポンプおよび／または方向指示弁の状態、それぞれの容器に蓄えられている液体の水位と同様に、ライン３４のようなアナログおよびディスクリートの入力ラインにより、制御装置３０に入力される。標的組織内に挿入された図示しない温度検知器による信号が、ライン３６のようなアナログ入力ラインを通して制御装置３０に入力されてもよい。図示されていないリモートコンピューターへのリンク３８は、制御装置３０のメモリーにその時点に記録された測定値と状態データのアップロード、および／または制御装置３０のリモートプログラミングの実行パラメータのダウンロードをおこなう。また図示しないオペレーター・インターフェースユニットは、操作者によるシステムの実行パラメータの手動入力と手動修正と、操作者への関連データの表示過程と、システムおよび／またはそのプロセスの始動をおこなう。

監視探針４０は行われた熱治療の過程の監視をおこなう。どのような一般的な内視鏡手段でも、標的組織を含む人間の体内にある特定の臓器に対して適した監視探針４０として使用される。超音波やＸ線、磁気共鳴画像のような医療撮像システムが監視探針４０の替わりに、または監視探針４０に加えて用いられてもよい。このような内視鏡手段は、気管鏡検査法、気管支鏡検査法、食道鏡検査法、子宮鏡検査法、胃鏡検査法、尿道鏡検査法、血管系の内視鏡検査法、小腸の内視鏡検査法、腹腔鏡検査法、胸腔鏡検査法、関節鏡検査法を実行する手段を含む無制限のリストに含まれている。

［カテーテルと付属部品］
本発明によるＣＴＴは末端に配置された操作チップをもつ細い物体である。操作チップは内腔と、内腔内の液体の温度とほぼ同じ温度の操作面を有する。ＣＴＴの外面は操作面を除き、熱を絶縁されている。２つの液体通路は、一般的に、操作チップの内腔とそれぞれＣＴＴの基端に配置された出入口の開口部とを接続する。付属の空洞管は、空洞のそれぞれ開いた端から、末梢および／または近位に延びるガイドワイヤーを内腔に通すようにＣＴＴ内で同軸に配置されている。そのような空洞、あるいは液体通路のひとつは任意にＣＴＴを組織へ押し込むための、ガイディングロッドの導入をおこなう。本発明のカテーテルは相当に高い圧力やカテーテル内を循環する非常に高温、低温の液体に耐え得る性能により特徴付けられる。細い胴体は、腔内治療で要求される、曲がった、または蛇行した軌道への挿入のできる折り曲げ可能の弾性素材により製造される。末端に配置された鋭利な先端をもつ柔軟なＣＴＴは、空洞へ挿入されたガイディングロッドを押し込むことにより、隙間に挿入することができる。目的となる位置にＣＴＴが配置されたのち、ガイディングロッドが除去され、伴う痛みを軽減してＣＴＴは容易に曲げられる。

本発明の異なる実施態様によるＣＴＴの先端の断面図が示された図２から図６について説明をする。ＣＴＴ５０は、操作チップ５６の内腔への液体の輸送と、操作チップ５６の内腔からの液体の排出をそれぞれおこなう管５２と管５４の２本の同心円管をもつ。操作チップ５６は管５４を囲む絶縁被覆管５８の外に延びている。管５２と管５４の両方の内腔が連続領域を形成するようにキャップ６０は管５４の末端の穴を密閉する。キャップ６０の表面と管５４の表面の末端部分はＣＴＴ５０の操作面を構成する。これらの管やキャップ６０は通常、熱伝導率を高めるために添加剤で補強されたポリウレタンやシリコンのように一般的に弾性品の製造に利用されるプラスチック樹脂で作られる。ステンレス鋼製の管やキャップは本発明に合致する。さらに、キャップ６０または少なくともキャップの縁部分６２はポリウレタンのような柔軟な素材で出来ているので、風船のように膨張させることが可能である。そのような場合、主に膨張したキャップの表面がＣＴＴの操作面を構成し、絶縁被覆管から末端に伸びている管５４の部分の長さは一般的に最小とされる。ガイディングロッド６６が管５２の内腔へ押し込まれ、内面に押しつけられているとき、ＣＴＴ５０を組織へ挿入できるように、キャップ６０の先端部分６４は硬くてもよい。ＣＴＴ５０の基端方向へ絶縁被覆管５８をスライドさせてＣＴＴ５０の作動面が広くできるように、絶縁被覆管５８を管５４にスライドするように取り付けてもよい。図示しないが、ＣＴＴ５０を含む本発明の複数のＣＴＴは基端に、液圧ユニットの配管へ接続する入口接続部と出口接続部を有する。

本発明のＣＴＴを取り囲む絶縁被覆管は治療された組織付近の組織や層を熱による損傷の危険から守る。絶縁被覆管はテフロン（登録商標）のような生物適合性素材からなる、またはそれらの素材で覆われた断熱素材でできている。同様に、ＣＴＴの基端付近に配置された付属の持ち手部分は、配管やコネクターのように、操作者や患者が持ったり触れたりしてもよいように熱が遮断される。中空真空体や、表面は熱を伝えるが温度が制御されている管状体により、ＣＴＴの外面をカプセル化することは本発明と合致する。

本発明の好適な実施例ＣＴＴ６７の概略図が図３に示されている。代表的にはポリウレタンやシリコンゴムのような柔軟な素材でできた折り畳み可能な管６８は外側の管６９の内腔に折り畳んだ状態で配置される。球形のキャップ７０は管６９を密閉する。キャップ７０は先端が尖っている円錐形でもよい。管６８の膨張部分７２は液体が循環するＣＴＴ６７の内腔を構成し、操作面に近接した部分で液体が含まれる体積を大きくする。管６８の２つの部分を区切る隙間７４はガイディングロッドの挿入が可能なＣＴＴの空洞を構成する。絶縁被覆管７６から末端へ延在する管６９の表面部分とキャップ７０の表面はＣＴＴの動作面を構成する。本発明の他の好ましい実施形態によるＣＴＴは末端部にキャップが無いことを除いてＣＴＴ６７と酷似している。動作面が管６９の末端の開口部から延伸するためにスライドした場合、このＣＴＴの動作面は折り畳まれた管６８の一部の外面である。隙間７４と折り畳み可能な管６８は、このＣＴＴを組織に挿入するためのトロカールまたはガイドワイヤーを案内する。

図４と図５に本発明の他の好ましい実施態様のＣＴＴが、それぞれ２つの違った段階で示されている。ＣＴＴ８０はそれぞれ管８２、管８４、管８６の３本の同心円管をもつ。末端付近の短い部分を除いて、絶縁被覆管８８は管８６を取り囲む。キャップ９０は環状であり、管８４と管８６の末端の開口部を、両方の管のそれぞれの内腔で連続領域を形成するように密閉する。管８２の内腔はＣＴＴ８０の空洞を構成する。トロカール９２は管８２の末端開口部を閉鎖し、それによって、ＣＴＴ８０が組織内へ押し進められる際の妨害を回避する。ＣＴＴ１０２のキャップ１００は膨張させることができる。管１０６の内腔を通るガイドワイヤー１０４は前記トロカールに取って代わり、ＣＴＴ１０２の動作面を目的位置に導く。

図６に本発明のＣＴＴの別の実施例が示されている。ＣＴＴ１１０は絶縁被覆管１１４で取り囲まれた管１１２をもつ。膨張可能なキャップ１１６はＣＴＴ１１０の末端に配置される。このようなＣＴＴは熱を一度に一定量の液体へ、または液体から移動させる。これは、典型的には、各熱段階に先立ち設定温度の液体で満たされ、そして／または次に続く補充の熱段階に先立ち一定時間経過後に排出される。このようなＣＴＴを含むＳＴＴには、排出された液体を、それぞれに近い温度をもつ液体を蓄える容器に排出する方向指示弁が備え付けられてもよい。

ＣＴＴ１２２の末端正面に設けられた、本発明の好ましい実施形態である付属品１２０のキットの概略図である図７について説明する。キット１２０は直径０．２ｍｍから１ｍｍの針１２４、それぞれ針の内腔を通る拡張被覆管１２６、ガイドワイヤー１２８、および拡張被覆管とＣＴＴ１２２を含む。加えて、図示されていないが、キット１２０は軸の内部にガイドワイヤーを通すための空洞をもったトロカールを含む。付属品キットはＣＴＴの末端を取り囲むように直径を調整された挿入針を含んでもよい。そのような挿入針は取り外してＣＴＴを挿入固定するため、取外し可能な受け口を基部にもつ。

［ＣＴＴの操作］
本発明によるＣＴＴの組織への挿入は次の通りになされる。最初に細い挿入針に通されたガイドワイヤーが目的の場所に設置され、次に挿入針により開かれた場所が拡張被覆管によって広げられるが、このときガイドワイヤーはあるべき位置に保たれており、次に空洞にガイドワイヤーが通されているＣＴＴは、目的の場所までガイドワイヤーに沿って先端を組織に刺される。あるいは拡大可能なキャップを持つものを含むＣＴＴの動作チップを取り囲むように調整された挿入針を組織へＣＴＴを刺すのに使用することも出来る。図２、図３で説明したような先端の鋭いキャップをもつＣＴＴを再度説明するが、ガイディングロッドを空洞に押し込むことにより組織に直接挿入することも可能である。子宮内膜のような臓器の内腔の表面近くに配置される組織には、膨張可能なキャップをもつＣＴＴの子宮への挿入による熱治療が利用できる。膨張可能なキャップをもつＣＴＴは、拡大された接触面による強い接触加熱を膨張したキャップがおこなう組織や空洞への挿入にも適している。膨張したキャップにより誘発する周囲面への圧力は、ＣＴＴの動作チップを適切に固定し、治療された組織内の血液循環を低くするのを助ける。よって、そのような圧力が周りの組織への熱の散逸を最小限にし、それによって用いる熱治療の効率が良くなる。

通常ＣＴＴの導入と配置は、超音波、X線、磁気共鳴画像のような一般的な医療撮像方法、および／または人体内の目的の場所に合う他の通常の内視鏡方法によりモニターされる。したがって動作チップを適切に配置することが達成できる。

［ＳＴＴの操作］
本発明の方法による熱治療は標的組織を反復的な熱サイクルにさらす。それぞれのサイクルは、好ましくは、冷却段階または凍結段階とそれに続く1回以上の加熱段階とからなる。同一のＣＴＴまたは複数のＣＴＴは連続的に冷却段階と加熱段階の両方に用いられる。すなわち、治療された組織は断続的に繰り返される冷却段階と加熱段階を含む１回以上のサイクルにさらされる。操作者は標的組織内にＣＴＴを設置する、または、好ましくは冷却段階または凍結段階に先立ち組織内に設置されたＣＴＴの場所を変更する。組織内の違った場所に設置された複数のＣＴＴにより同時にあるいは独立して冷却および／または加熱の操作がされる。

本発明のＣＴＴの動作面が押し付けられている組織を冷却および／または加熱するため、設定温度の液体はこのＣＴＴへと加圧される。次に示すひとつの、またはいくつかの、または最初の結果が起きるまでそのような液体はＣＴＴに送り込まれ続ける：（ａ）治療された組織内の予め決められた場所で測定された温度が設定閾値に達する。（ｂ）経過時間が予め決められた時間間隔と等しくなる。および／または、（ｃ）監視探針によって標的組織を目でモニターする操作者によって予め決められた結果が見出される。そのような予め決められた結果が凍結組織の超音波画像によって視覚化された“氷球”の膨張である。予め決められた時間間隔は数分間である。

本発明による方法では標的組織へ、または標的組織から移動させる熱の速さは次項目の調整で制御される：（ａ）カテーテルのキャップを膨張させたりＣＴＴの拡張被覆管を末端にスライドさせたりして、ＣＴＴ内に含まれる液体を取り囲む表面の延伸部分を露出することによるＣＴＴの動作面の面積、（ｂ）ＣＴＴに送り込まれる、またはＣＴＴを循環する液体の温度の選択、（ｃ）液圧の修正をすることによるカテーテルを流れる液体の速さの調整、そして（ｄ）動作面の一部を膨張させるために液体の圧力を上げることによる、ＣＴＴの動作面と組織の係合表面との接触の改善。

本発明のＣＴＴは組織を凍結させる一般的な凍結装置と組合せて使用されてもよい。典型的な凍結装置は、液化窒素を利用するタイプのものか、またはアルゴンのようなガスの膨張による効果で冷却するタイプのものが一般的に使用される。そのような場合、ここで再度参照する図４や図５に記載のＣＴＴのように、使用されるＣＴＴは膨張可能なキャップをもつ。最初に、キャップが設定体積または設定圧力に膨張し取り囲む組織の表面に押し付けられたＣＴＴへ、それぞれの設定温度の液体が加圧される。そして、凍結装置の凍結探針は従来技術で知られるように、標的組織を凍結させるためにＣＴＴの空洞に差し込まれる。熱は、組織が凍結される一方、周辺はそれぞれ加熱または冷却されるように、同じ圧力で、または逆方向に連続してＣＴＴに送り込まれる液体から周辺の組織に伝わる。

組織を加熱するために、加熱された液体の温度と加熱時間の間隔は用いられる特定の過程に合わせて選択される（例えば、熱成形、標的組織の凝固および／または切除）。組織の加熱はレーザーファイバーのような一般的な加熱装置の加熱探針との組合せによる本発明のＣＴＴによってなされてもよい。そのような場合に使用されるＣＴＴは図４や図５に示されたＣＴＴと酷似している。ＣＴＴのキャップは設定体積または設定圧力で膨張させられ、次に設定温度の液体がＣＴＴへ加圧される。知ってのとおり、標的組織を加熱するためＣＴＴの空洞の内腔を通して加熱探針が挿入されている間、液体は連続的に同じ圧力で送り込まれる。加熱探針によって加熱された組織の周辺は、循環する液体の温度に従って接触加熱か接触冷却される。

組織の温度は、ＣＴＴの動作面の付近、好ましくは近接して、標的組織に挿入された熱電対などにより周知のように計測される。加熱と冷却はさらに監視探針、および／または撮像システムを使用して計測される。

ＳＴＴの制御装置はそれぞれのＣＴＴへ進入する、またはそれぞれのＣＴＴから出てくる液体の量を自動的に計測する。これらの液体の量が異なり、その相違が予め決められた閾値を超えると、液圧サブシステムのポンプが止まると同時に警報器が自動作動し、ＣＴＴへの液体の加圧が自動的に止まる。その結果、本発明による熱治療が施される間に組織脱水や有毒液の液漏れのように、組織内で液体が漏れることによって起こり得る危険は事実上、最小限に抑えられる。

生物に適合する、凝固点が０℃よりもかなり低く、沸点が４５℃を超えるような液体ならば、本発明による手術液として利用可能である。比較的高い熱容量があることから、水溶液が適している。０℃よりかなり低い−１００℃またはそれ以下まで液体相を保持し、エタノールのような毒性の無いアルコールの水溶液が好ましい。同様に、糖たんぱく質類のような凝固点を抑圧させるものも好ましい。ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、またはポリエチレングリコール、または濃縮された食塩水溶液のような一般的に凍結抑制剤として利用される組成物の水溶液も利用できる。凝固点が０℃よりも低い混合物や溶液のような、１〜８個の原子の炭素短鎖をもつ有機組成物または炭化水素は、有毒性を理由として好ましくない。食塩水のような純水溶液は組織を加熱するのに適している。加熱と冷却に同じ液体が使用される場合、その液体の沸騰温度は４５℃を、好ましくは５０℃を超えていなければならない。

［適用可能な用途］
［可能な応用］
本発明のシステムと方法は、次に示すものに限定されない：皮下手術における様々な熱治療を提供するが、腹壁を通してＣＴＴを挿入する肝臓腫瘍の切除、前立腺腫瘍の切除、過度な子宮出血の場合の子宮粘膜（子宮内膜）切除、尿道粘膜近くの良性肥大前立腺組織切除、食道粘膜近くの食道腫瘍の切除、胃食道の逆流のような場合の形成異常食道粘膜切除、心房性細動のような心拍障害の場合の心内膜組織切除、血管内アテローム病変部の切除、上皮内癌の場合の子宮頚部内膜切除、尿失禁の場合の尿道近く、または膀胱頚近くの組織再形成、胃食道の逆流のような場合の下部食道括約筋近くの組織再形成等。

前立腺ガンの治療の為の前立腺の熱切除の典型的な過程は、患者１３８が砕石位の態勢で概略図示された図８を参照して以下に説明される。知ってのとおり、患者の下肢はあぶみ骨で固定されている。多数のＣＴＴ１４０は前立腺１４２に挿入準備が整った状態でスタンド１４１に収容されている。ガイドワイヤー１４６が通された挿入針１４４と熱電対１４８は、会陰縫線１５０を通して前立腺に挿入される。平面格子１５２はＣＴＴおよび／または熱電対を一列に揃え、そして正確に配置する。ＣＴＴおよび／または熱電対の挿入は、経直腸的超音波（ＴＲＵＳ）探針１５４によって監視されながら行なわれる。

前立腺内への挿入と配置をフォローするＣＴＴは、さらに図示しないＳＴＴの配管へ接続され、組織の加熱に続いて行われる凍結段階が前記のように行われる。凍結段階は本発明の方法により、最初に挿入されたＣＴＴのキャップを膨張させるために冷却された液体を加圧することに始まり、そしてしばらくの間（数分間）０℃より低い同温および同圧に維持する。凍結過程はＴＲＵＳによって監視される。その後、５０℃を超える温度の液体がＣＴＴへ加圧される加熱段階が開始される。加熱段階のサイクル時間も数分以内である。本発明の方法による良性肥大前立腺の切除は同様に会陰を横切るルートで行われる。あるいは、ＣＴＴを取り囲むことが可能な挿入針が用いられ、ガイドワイヤーを使用することは避けられる。

本発明の他の好ましい実施態様による、典型的な良性前立腺肥大（ＢＰＨ）の切除過程を以下に説明する。前記実施例１に示すように、患者はあぶみ骨で下肢を固定される砕石位の態勢となる。既に説明された図４または図５に示されるようなＣＴＴは、尿道に挿入された膀胱鏡の作動導管を通って挿入される。ＣＴＴの挿入はガイドワイヤーの補助により、または直接、挿入針によって行われる。そのような挿入は、好ましくはＴＲＵＳによって監視される。好ましくはそのような３本のＣＴＴが用いられ、そのうちの２本はそれぞれＢＰＨの側葉に、３本目は中葉に設置される。前記実施例１で示された同じ過程と同様に、ＴＲＵＳによって監視されている間に、凍結段階と加熱段階のどちらもが行われる。

あるいは、図４に示されるような、ガイドワイヤーやトロカールを挿入するための空洞と膨張可能なキャップを持つＣＴＴが用いられる。凍結段階は前記のように行われる。しかし凍結段階の最後にＣＴＴのキャップへ液体を加圧することに加え、レーザーファイバーまたはＲＦ加熱探針のような加熱探針がＣＴＴの内腔を通して挿入され、組織の切除を行なうことが知られている。その結果、切除された組織の周辺は加圧された液体の温度によって、さらに加熱または冷却される。冷却段階と加熱段階は同様にＴＲＵＳによって監視される。

子宮腔の内壁を切除する典型的な処置が、再度図２を参照して説明される。ＣＴＴ５０のキャップ６０は幾何学的形状で比較的大きく膨張可能であり、そのサイズは子宮腔に好ましく適合するように調節される。本発明の方法により、ＣＴＴ５０は膣を通して子宮腔に挿入される。最初に、超音波画像で過程を監視しながら、予め決められた圧力で冷却された液体がＣＴＴへと加圧される。凍結もまた、予め決められた位置の子宮壁に挿入されている数本の熱電対によって監視される。数分後、熱電対によって計測された温度が設定値に近づくと凍結過程は止まる。８０℃に加熱された液体は同じ圧力でＣＴＴへと加圧され、加熱段階が始まる。その過程が超音波画像によって目で監視され、埋め込まれた熱電対によって測定された温度が数分間検査される間、加熱段階は続く。数分後に加熱段階は止まる。

本発明による接触加熱または接触冷却により、熱が組織へ、および／または組織から熱が移動する速さを制御する方法を証明する目的で室内実験が行われている。典型的な実験を図４と図９を用いて説明する。大腿二頭筋から切断した数ｃｍの牛肉の塊りは切断後に素早く除去され、さらに、等張食塩水を含んだ３７℃の熱浴槽で貯蔵された。実験はその後少なくとも３時間後に開始された。熱浴槽内に設置された肉塊を本発明による熱治療の標的組織に見立てた。前記図４で示された２本のＣＴＴは最初に組織を凍結させ、その後、その組織を加熱するのに使用された。ＣＴＴは先端に配置された尖った先端をもつ。２つのＣＴＴの外径は１．８ミリメートルであり、ステンレス鋼製の３本の同軸管からなる。テフロン（登録商標）製の絶縁被覆管が外側の管の表面に滑動するように取付けられている。直径０．５ミリメートルのトロカールは、組織内の、約１センチメートルの間隔をあけて並べられ、牛の肉塊上端から約３センチメートル下にそれぞれ配置された目的場所にＣＴＴを挿入する。加熱と冷却の両方に使用された液体は、濃度５０％のエタノール水溶液である。第一の熱電対の一つの接続部は、各ＣＴＴから約４〜５ミリメートルの距離で、ほぼ同じ深さの、組織内にある２本のＣＴＴの間に設置された。第二の熱電対は両方のＣＴＴから１センチメートルの距離で、同じ３センチメートルの深さでの温度を測定した。熱浴槽やＣＴＴを循環する液体と同様にこれらの熱電対によって読まれた温度は連続的に計測され、記録された。組織はさらに複式超音波撮像装置（ＵＳＩＤ）の、食塩水に浸された肉塊の側面に刺された画像診断探針によって監視された。

初めに２本のＣＴＴは組織へ挿入され、それぞれのＣＴＴの管８４を取り囲む絶縁被覆管はそれぞれ２．５センチメートルだけ組織から引き出され、ＣＴＴの動作面が拡大した。そして、−１０℃の液体が１３気圧の圧力で両ＣＴＴの入口開口部へと加圧された。ポンプを稼動した時から凍結段階が完了するまでの経過時間は大体１０分だった。温度は最初の１分でゆっくりと下がり、次の４分間は両方の熱電対で計測されたように、急勾配に下がった。そして、第一の熱電対がさらに８分後に０℃に達し、第二は約２分後に５℃に達した。凍結は約１２分後に発生した。凍結段階の完了の判定基準は次のとおりである：（ａ）第一の熱電対が２０秒間にわたりほぼコンスタントに０℃の温度を計測すること、（b）ＵＳＩＤによって視覚化された、両ＣＴＴの末端から外側に延びる直径約５ミリメートルの氷球の膨張。

この凍結状態の判定により、２本のＣＴＴが同時に使用される加熱段階が行なわれた。両方のＣＴＴは、８０℃に加熱された同じ液体により送り込まれ、１３気圧で加圧された。図９に示されるプロット１５０は熱浴槽の温度プロファイルである。プロット１５２とプロット１５４はそれぞれ第一と第二の熱電対によって計測された温度プロファイルである。目的位置にある組織は約３分後に４５℃の温度に達し、約３．７分後には５０℃の温度に達した。両ＣＴＴからより遠くに配置されたため、第二の熱電対は第一の熱電対よりも高い温度でスタートするが、加熱段階で温度の上がりが遅れる。

本発明による組織の熱治療システムのブロック図 本発明の組織の熱治療に使用するカテーテル（ＣＴＴ）の末端部の断面図 本発明の好適な実施態様によるＣＴＴの断面図 トロカールを囲む本発明の他の好適な実施態様によるＣＴＴの末端部の断面図 ガイドワイヤーを囲む図４に示すのと同じＣＴＴの末端部の断面図 本発明の他の好適な実施態様によるＣＴＴの末端部の断面図 本発明の好適な実施態様によるＣＴＴの末端部の断面の正面の付属品キットの概略配置図 前立腺を切除する際、本発明を利用する外科医の概略図 凍結段階後、加熱段階の組織内部を測定した温度のグラフ

符号の説明

２ ＳＴＴ
４ ＣＴＴ
６ 液圧サブシステム
８ 位置制御ステーション
１０ 入口
１２ ポンプ
１４ 出口
１６ 温容器
１８ 冷容器
２０ 方向指示弁
２２ 方向指示弁
３０ 制御装置
３２ ライン
３４ ライン
３６ ライン
３８ リンク
４０ 監視探針
５０ ＣＴＴ
５２ 管
５４ 管
５６ 操作先端
５８ 絶縁被覆管
６０ キャップ
６２ キャップの縁部分
６４ キャップの先端部分
６６ ガイディングロッド
６７ ＣＴＴ
６８ 管
６９ 管
７０ キャップ
７２ 膨張部分
７４ 隙間
７６ 絶縁被覆管
８０ ＣＴＴ
８２ 管
８４ 管
８６ 管
８８ 絶縁被覆管
９０ キャップ
９２ トロカール
１００ キャップ
１０２ ＣＴＴ
１０４ ガイドワイヤー
１０６ 管
１１０ ＣＴＴ
１１２ 管
１１４ 絶縁被覆管
１１６ キャップ
１２０ 装置キット
１２２ ＣＴＴ
１２４ 針
１２６ 絶縁被覆管
１２８ ガイドワイヤー
１３８ 患者
１４０ ＣＴＴ
１４１ 株分け スタンド
１４２ 前立腺
１４４ 挿入針
１４６ ガイドワイヤー
１４８ 熱電対
１５０ 会陰縫線
１５２ 平面格子
１５４ 経直腸的超音波探針

Claims (32)

1. 組織を熱治療するシステム（ＳＴＴ）であって、
   組織を熱治療するための少なくとも１本のカテーテル（ＣＴＴ）で、
   基端と末端を持つ細い管状体、
   前記末端に設置された動作面、
   前記動作面内の内腔
   を含む前記ＣＴＴと、
   液体を前記内腔に送り込むために前記基端に設置された入口開口部と出口開口部と、前記内腔の１つと前記入口開口部と出口開口部の各間を接続する２つの液体通路と、
   前記液体を前記内腔を通して循環させる液圧ユニットで、
   前記液体を前記内腔に供給する前記ＣＴＴに接続可能なポンプと、
   設定温度で前記液体の温度を調整する少なくとも１つの温度調整装置で、前記設定温度が−１００℃から１００℃までの範囲内で可変であるものを含む液圧ユニットと、
   少なくとも、しばらくの間、前記液体を前記内腔に前記設定温度で連続的かつ断続的に送り込み、さらにしばらくの間、前記液体を前記内腔に別の設定温度で送り込むため、前記ポンプを作動させるように、前記ポンプと少なくとも１つの前記温度調整装置にそれぞれ電気的接続された制御装置と
   を含むことを特徴とするシステム。
2. 前記ＣＴＴが、さらに前記細い管状体内に同軸に設置された管状空洞を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＳＴＴ。
3. 前記ポンプが前記入口開口部と接続可能ことを特徴とする、請求項１に記載のＳＴＴ。
4. 前記液圧ユニットがさらに前記液体の圧力を測定する圧力センサーを含むことを特徴とする、請求項１に記載のＳＴＴ。
5. 前記液圧ユニットがさらに
   前記内腔に送り込まれた前記液体の量を測定するための手段と、
   前記内腔から排出された液体の量を測定するための手段と
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＳＴＴ。
6. 動作面が膨張可能であることを特徴とする、請求項１に記載のＳＴＴ。
7. 前記組織の温度を測定するため前記制御装置に電気的に接続されたセンサーをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のＳＴＴ。
8. 前記組織の少なくとも一部を監視するための監視探針を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＳＴＴ。
9. 前記操作面が膨張しているとき、前記動作面の一部が器官の内腔の一部と同形になることを特徴とする、請求項６に記載のＳＴＴ。
10. 前記管状空洞がその内腔を通して前記加熱探針の挿入をする、加熱装置の加熱探針と結合したことを特徴とする、請求項２に記載のＳＴＴ。
11. 前記管状空洞がその内腔を通して前記加熱探針の挿入をする、凍結装置の凍結探針と結合したことを特徴とする、請求項２に記載のＳＴＴ。
12. まず前記組織を冷却し、さらに前記組織を加熱することによって組織を熱治療する方法であって、前記冷却および加熱が
    ａ．組織を熱治療するカテーテル（ＣＴＴ）の動作面の一部を、前記組織の一部に押圧し、
    ｂ．設定温度の液体を前記ＣＴＴを通して循環させ、
    前記ＣＴＴは基端と末端を持つ細い管状体を含み、前記ＣＴＴは循環する液体が通る内腔を囲む動作面を持ち、前記動作面は前記末端に配置される、
    段階を含むことを特徴とする、組織を熱治療する方法。
13. 前記冷却は凍結を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 前記ＣＴＴが、さらに前記細い管状体内に同軸に配置された管状空洞を含み、前記空洞は、一つは前記末端に他は前記基端に配置された２つの開口を有することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
15. 前記凍結は請求項１４に記載の空洞を通して挿入された凍結装置の凍結探針によることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
16. 前記加熱は前記空洞を通して挿入された加熱装置の加熱探針によることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
17. 前記ＣＴＴが、前記組織に設置された複数のＣＴＴの内のいずれか一つであることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
18. 前記循環に付随して設定圧力で前記液体を加圧する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
19. 前記動作面を膨張させることをさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
20. 前記内腔へ送り込まれた液体の量と前記内腔から排出された液体の量を比較することをさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
21. 前記押圧は前記内腔に液体を加圧することにより生じることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
22. 前記加熱と冷却は、動作面が前記組織内のある場所に設置された前記ＣＴＴのひとつと、動作面が前記組織内の別の場所に設置された他のＣＴＴにより、前記組織が冷却されることに付随して生じることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
23. 前記動作面の膨張、前記動作面の収縮、前記動作面の末端の拡張、前記設定温度の変更、前記循環液体の圧力の変更、それらの任意の組み合わせからなる機能群から選ばれた機能により、前記加熱と冷却の速度を制御することをさらに含むことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
24. 前記液体は、純水溶液、食塩溶液、アルコール溶液、凍結抑制作用物質の水溶液、凝固点降下剤の水溶液、各凝固点が０℃よりもかなり低く各沸点が４５℃を超える有機化合物、１−８個の原子の短い炭素鎖をもつ炭化水素、前記炭化水素の混合物、前記炭化水素の溶液からなる液体群から選ばれた液体であることを特徴とする、請求項１に記載のＳＴＴ。
25. 基端と末端を有する細い管状体と、
    前記末端に配置された動作面と、
    前記動作面内部の内腔と、
    前記内腔と前記２つの開口部をそれぞれ互いに接続する２つの液体通路を有する、前記基端に配置された２つの開口部と、
    前記細い管状体の表面の一部を取り囲む絶縁被覆管と
    を含むことを特徴とする、組織を熱治療するためのカテーテル（ＣＴＴ）。
26. 前記熱絶縁被覆管が滑動するように前記表面に取り付けられたことを特徴とする、請求項２５に記載のＣＴＴ。
27. 前記細い管状体に同軸に取り付けられた管状空洞をさらに含み、前記空洞は前記基端に開口を有することを特徴とする、請求項２５に記載のＣＴＴ。
28. 前記管状空洞は前記末端に開口を有することを特徴とする、請求項２７に記載のＣＴＴ。
29. 前記動作面の一部が膨張可能であることを特徴とする、請求項２５に記載のＣＴＴ。
30. 折りたたみ式の壁面内に液体通路の一部が内蔵されたことを特徴とする、請求項２５に記載のＣＴＴ。
31. 前記末端に設けられた鋭利な先端をさらに有することを特徴とする、請求項２５に記載のＣＴＴ。
32. 前記細い管状体が湾曲可能であることを特徴とする、請求項２５に記載のＣＴＴ。

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