JP2015503963A - エネルギー供給システムおよびその使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、係属中の米国特許仮出願第61/578,738号(出願日2011年12月21日)に基づいて優先権を主張したものであり、該特許仮出願の内容は全て参照によって本明細書に組み込まれる。
本発明は、各種医療行為(例えば、組織アブレーション、切除、焼灼、血管血栓症、不整脈やリズム障害の治療、電気手術、組織回収など)を含むさまざまな応用分野に用いるための、エネルギーを組織に供給するための包括的なシステム、装置、および、方法に関する。一部の実施形態では、エネルギーを印加することによって組織領域(例えば、腫瘍)を治療するためのシステム、装置、および、方法を提供する。
アブレーションは、ある種類の組織(例えば、良性腫瘍および悪性腫瘍、不整脈、リズム障害、ならびに、頻拍など)を治療するための重要な治療法である。もっとも広く認知されているアブレーションシステムは、アブレーションのエネルギー源として高周波(“RF”: radio frequency)エネルギーを利用する。その結果、現在では、さまざまなRFカテーテルや電源装置が医師に利用可能となっている。ただし、表面組織においてエネルギーが急速に放散してしまう結果、浅部で“熱傷”が発生したり、深部の腫瘍や不整脈性の組織まで届かなかったりするといったことを含め、RFエネルギーにはいくつかの制限がある。RFアブレーションシステムのもう1つの制限は、エネルギー放射電極上に焼痂および血餅が形成されやすく、これが、電気エネルギーの印加をさらに制限することである。
本発明は、各種医療行為(例えば、組織アブレーション、切除、焼灼、血管血栓症、不整脈やリズム障害の治療、電気手術、組織回収など)を含むさまざまな応用分野に用いるための、エネルギーを組織に供給するための包括的な、単一アンテナおよび複数アンテナを備えたシステム、装置、および、方法に関する。一部の実施形態では、エネルギーを印加することによって組織領域(例えば、腫瘍)を治療するためのシステム、装置、および、方法を提供する。
図1は、本発明の一実施形態におけるエネルギー供給システムの概略図を示している。
本発明は、各種医療行為(例えば、組織アブレーション、切除、焼灼、血管血栓症、中空の内臓の腔内アブレーション、不整脈治療のための心臓のアブレーション、電気手術、組織回収、美容外科、眼内での使用など)を含めたさまざまな応用分野に用いるための、エネルギー(例えば、マイクロ波エネルギーや無線周波エネルギー)を組織に供給するための包括的なシステム、装置、および、方法に関する。具体的に、本発明は、電源装置、出力案内・制御・供給手段(例えば、出力分割器)、プロセッサ、エネルギー放出装置、冷却システム、映像システム、温度モニタリングシステム、および/または、追跡システムを備えた、マイクロ波エネルギーを供給するためのシステムを提供する。一部の実施形態では、本発明のエネルギー供給システムを使用することによって組織領域(例えば、腫瘍)を治療するためのシステム、装置、および、方法が提供される。
本発明のエネルギー供給システム内で使用するエネルギーは、電源装置を介して供給される。本発明は、特定のタイプまたは種類の電源装置に限定されるものではない。一部の実施形態では、上記電源装置は、本発明のエネルギー供給システムの1つ以上のコンポーネント(例えば、複数のアブレーション装置)にエネルギーを提供するように構成される。上記電源装置は、特定のタイプのエネルギー(例えば、無線周波エネルギー、マイクロ波エネルギー、放射エネルギー、レーザ、集束超音波など)の提供に限定されるものではない。上記電源装置は、特定の量、または、特定の供給率におけるエネルギーの提供に限定されるものではない。一部の実施形態では、上記電源装置は、組織アブレーションを実施することを目的として、エネルギーをエネルギー供給装置に提供するように構成される。
本発明のエネルギー供給システムは、エネルギーを供給(例えば、放射)するように構成された任意のタイプの装置(例えば、アブレーション装置、外科処置装置など)を使用してもかまわない(例えば、米国特許第7,101,369号、第7,033,352号、第6,893,436号、第6,878,147号、第6,823,218号、第6,817,999号、第6,635,055号、第6,471,696号、第6,383,182号、第6,312,427号、第6,287,302号、第6,277,113号、第6,251,128号、第6,245,062号、第6,026,331号、第6,016,811号、第5,810,803号、第5,800,494号、第5,788,692号、第5,405,346号、第4,494,539号、米国特許出願第第11/728,460号、第11/728,457号、第11/728,428号、第11/237,136号、第11/236,985号、第10/980,699号、第10/961,994号、第10/961,761号、第10/834,802号、第10/370,179号、第09/847,181号、英国特許出願第2,406,521号、第2,388,039、ヨーロッパ特許第1395190号、および、国際特許出願第WO 06/008481号、第WO 06/002943号、第WO 05/034783号、第WO 04/112628号、第WO 04/033039号、第WO 04/026122号、第WO 03/088858号、第WO 03/039385号、第WO 95/04385号を参照。なお、これらの特許および特許出願の内容は全て参照によって本明細書に組み込まれる)。このような装置には、エネルギー放射を実現するように構成された、任意の、かつ、すべての医学的、獣医学的、および、研究的応用に用いる装置、さらに、エネルギー供給が関与する農業分野、製造分野、機械分野、または、その他の応用分野において使用される装置を含める。
一部の実施形態では、本発明のエネルギー供給システムは、マイクロ波エネルギーを最適化された特性インピーダンスで供給できるように構成された装置を使用する(例えば、米国特許出願第11/728,428号を参照。なお、この特許出願の内容は全て参照によって本明細書に組み込まれる)。このような装置は、50Ωより高い(例えば、50Ω〜90Ωであって、例えば、50Ω、...、55Ω、56Ω、57Ω、58Ω、59Ω、60Ω、61Ω、62Ω、...、90Ωより高く、好ましくは77Ωであるである)特性インピーダンスで動作するように構成される。
一部の実施形態では、本発明のエネルギー供給システムは、クーラント通過流路を有するエネルギー供給装置を使用する(例えば、米国特許第6,461,351号および米国特許出願第11/728,460号を参照。なお、この特許および特許出願の内容は全て参照によって本明細書に組み込まれる)。特に、本発明のエネルギー供給システムは、上記同軸性コンポーネントの誘電体および/または内側導電部または外側導電部に冷却材料を流すことによって冷却することができる同軸性伝達線を備えた装置を使用する。一部の実施形態では、上記装置は装置の直径を最小化する一方で、クーラントの出し入れを可能にするように構成される。これは、一部の実施形態では、細長い一片の内側導電部または外側導電部および/または固体誘電性材料を、クーラントが搬送される通り道となる流路に置き換えることによって実現される。一部の実施形態では、上記流路は、上記外側導電部または内側導電部および/または固体誘電性材料を1つ以上(例えば、2つ、3つ、4つ)のゾーンから同軸ケーブルの長さ方向に剥がすことによって形成される。上記外側導電部または内側導電部および/または固体誘電性材料が剥がされた部分がクーラントを搬送するための流路を形成することによって、剥がされたコンポーネントは、外側導電部または内側導電部および/または固体誘電性材料を除去する前に比べてより小さな外側導電部内に収まる。これにより、より小さな装置が、ここから得られるすべての効果とともに提供できるようになる。一部の実施形態では、複数の流路が採用され、クーラントは、1つ以上の流路を介して別の向きに搬送されてもかまわない。このような装置の1つの効果は、クーラントを収容するために、上記同軸ケーブルの直径を増加させなくてもよいことである。これにより、侵襲性が最低限に抑えられ、他の装置では全くアクセス不可能か、または、アクセスできても望ましくないリスクを必ずともなう身体領域へのアクセスを可能にする、冷却された装置を使用することができるようになる。クーラントを使用することによって、より大きなエネルギーの供給および/または長い時間を要するエネルギーの供給を実施することも可能になる。さらに別の冷却の実施形態については、上述の発明の概要において記載した。
一部の実施形態では、本発明のエネルギー供給システムは、CFダイポールのコンポーネントを採用するエネルギー供給装置を使用する(例えば、米国特許出願第11/728,457号を参照。なお、この特許出願の内容は全て参照によって本明細書に組み込まれる)。上記装置は、特定の構成に限定されるものではない。一部の実施形態では、上記装置は、エネルギー(例えば、マイクロ波エネルギー)を印加することによって組織領域を加熱するためのCFダイポールを内部に有する。一部の実施形態では、このような装置は、中空管(例えば、内部の直径は外面の直径の少なくとも50%であり、例えば、内部の直径は外面の直径にほぼ等しい)に接続される同軸ケーブルを有する。上記同軸ケーブルは標準的な同軸ケーブルであってもよく、導電率がほぼゼロである誘電性コンポーネント(例えば、空気)を内部に有する同軸ケーブルであってもよい。上記中空管は、特定の設計に限定されるものではない。一部の実施形態では、上記中空管は、例えば、20ゲージの針の形状(例えば、直径)を有する。好ましくは、上記中空管は、中実の剛性が高い導電性材料(例えば、任意の種類数の金属、導電で被覆したセラミック、または、ポリマーなど)を含んでなる。一部の実施形態では、上記中空管は、鋭利な形状を有する点または追加された探り針が該管の遠位端に位置するように構成され、これにより、例えば、カニューレを使用しなくても、上記装置を組織領域に直接挿入することができるようになる。上記中空管は、特定の組成(例えば、金属、プラスチック、セラミック)に限定されるものではない。一部の実施形態では、上記中空管は、例えば、銅または銅とその他の硬化用金属との合金、銀または銀とその他の硬化用金属との合金、金メッキされた銅、金属メッキされたマコール(Macor)(機械加工可能なセラミック)、金属メッキされた硬化ポリマー、および/または、これらの組み合わせを含有する。上記探り針の先端は、任意の材料を含んでなってもかまわない。一部の実施形態では、上記先端は、硬化樹脂を含んでなる。一部の実施形態では、上記先端は金属である。一部の実施形態では、上記探り針の先端は、チタンまたはチタンの等価物を含んでなる。一部の実施形態では、上記探り針の先端は、ジルコニアまたはジルコニアの等価物に対して真鋳が被覆される。このような一部の実施形態では、上記金属製先端は、アンテナの金属部の延長部分であり、電気的にアクティブである。
一部の実施形態では、本発明のエネルギー供給システムは、アンテナコンポーネントのリニアアレイを有するエネルギー供給装置を使用する(例えば、米国特許仮出願第60/831,055号を参照。なお、この特許仮出願の内容は全て参照によって本明細書に組み込まれる)。上記装置は、特定の構成に限定されるものではない。一部の実施形態では、アンテナコンポーネントのリニアアレイを有するエネルギー供給装置は、内側導電部および外側導電部を備えたアンテナを内部に有する。上記外側導電部は、セグメントの長さおよび位置が、アンテナの遠位端におけるエネルギーの供給を最適化できるように構成されるように、ギャップ部によって分離された2つ以上の線状のセグメント中に設けられる。例えば、一部の実施形態では、アンテナは、アンテナの近位端を遠位端近傍の領域に繋ぐ外側導電部の第1のセグメント、および、第1のセグメントに対して遠位の外側導電部の第2のセグメントを備えている。ギャップ部は上記第1のセグメントと上記第2のセグメントとを分離する、または、部分的に分離する。上記ギャップ部は、外側導電部の全体に外接してもよく、外側導電部の一部にだけ外接してもよい。一部の実施形態では、上記第2のセグメントの長さはλ/2、λ/4などである、ただし、本発明はこれらの長さに限定されるものではない。一部の実施形態では、1つ以上の別の(例えば、第3の、第4の、第5の)セグメントが第2のセグメントに対して遠位に設けられ、各セグメントはギャップ部によって他のセグメントから分離されている。一部の実施形態では、上記アンテナは、上記内側導電部と電子通信を行う導電性の末端部を有する。一部の実施形態では、上記導電性の末端部は、上記外側導電部の直径とほぼ同一の直径を有するディスクを備えている。このようなアンテナは、アンテナの遠位端の長さ方向に複数のエネルギー供給ピークを提供し、組織のより大きな領域を標的とするために、より広いエネルギー供給領域を提供する。上記ピークの位置は、上記外側導電部セグメントの長さを選択することによって、および、供給されるエネルギー量を制御することによって制御される。
本発明の実施形態の発展の過程において実施された実験によって、”精密アンテナ”を既存のアンテナに結合する(例えば、三軸型アンテナの遠位端に、当該アンテナの内側導電部に容量結合されているトロカールを設ける)ことでアブレーションが改良されることが突き止められた。例えば、”精密アンテナ”を既存のアンテナに結合することにより、そのような結合がされていないアンテナと比較して、アブレーション領域が大きくなった。例えば、”精密アンテナ”又は”精密プローブ”を既存のアンテナに結合することにより、そのような結合がされていないアンテナと比較して、球状のアブレーション領域が大きくなった。さらに、”精密アンテナ”又は”精密プロ−ブ”を既存のアンテナに結合することにより、そのような結合がされていないアンテナと比較して、電磁界パターン(field pattern)が優れるとともに、反射電力が減少した。
一部の実施形態では、本発明のエネルギー供給システムは、上記システムの1つ以上のコンポーネントに関するフィードバックをモニターおよび/または制御および/または提供するプロセッサを使用する。一部の実施形態では、上記プロセッサは、コンピュータモジュール内に設けられる。上記コンピュータモジュールは、1つ以上の機能を実施するためにプロセッサが使用するソフトウェアをさらに備えている。例えば、一部の実施形態では、本発明のシステムは、上記組織領域の1つ以上の特性のモニタリングを介して(例えば、フィードバック系を介して)組織領域に供給されるマイクロ波エネルギーの大きさを調整するためのソフトウェアを提供する。この特性には、標的組織のサイズおよび形状、組織領域の温度などがあげられるが、これらの例に限定されるものではない(例えば、米国特許出願第第11/728,460号、第11/728,457号、および、第11/728,428号を参照。なお、これらの特許出願の内容は全て参照によって本明細書に組み込まれる)。一部の実施形態では、上記ソフトウェアは、情報(例えば、モニタリング情報)をリアルタイムに供給するように構成される。一部の実施形態では、上記ソフトウェアは、本発明のエネルギー供給システムと相互作用して、組織領域に供給されるエネルギー量を増加させるまたは減少させる(例えば、チューニングする)ことができるように構成される。一部の実施形態では、上記ソフトウェアは、エネルギー供給装置する使用前に、クーラントが所望の温度であるように、例えば、エネルギー供給装置内へ供給するために、クーラントを準備するように設計される。一部の実施形態では、特定のタイプの組織領域に合わせて事前に較正した方法に基づいて、プロセッサが組織領域へのマイクロ波エネルギーの供給を調整(例えば、チューニング)できるようにすることを目的として、治療する組織(例えば、肝臓)のタイプが上記ソフトウェアに入力される。別の一部の実施形態では、上記プロセッサは、チャートまたは図を特定のタイプの組織領域に基づいて作成し、システムのユーザにとって有用な特性を表示する。一部の実施形態では、上記プロセッサは、例えば、ゆっくりと出力を増加させて、高温によって形成される急速な脱気によって組織が割れることを回避することを目的として、エネルギー供給アルゴリズムを提供する。一部の実施形態では、上記プロセッサは、ユーザが出力、処置時間の長さ、異なる組織タイプに対する異なる治療アルゴリズム、複数のアンテナモードにおけるアンテナへの出力の同時供給、複数のアンテナ間での出力供給の切り替え、干渉性位相設定および非干渉性位相設定などを選択することを可能にする。一部の実施形態では、上記プロセッサは、特定の組織領域に対するアブレーション治療に関する情報データベース(例えば、特定の患者の特性に基づく、必要なエネルギーレベルや組織領域に対する処置時間的の長さ)を、患者特性が類似または異なる以前の治療に基づいて生成するように構成される。一部の実施形態では、上記プロセッサは、遠隔制御によって動作する。
一部の実施形態では、本発明のエネルギー供給システムは、映像装置を備えた映像システムを使用する。上記エネルギー供給システムは、特定のタイプの映像装置(例えば、内視鏡装置、コンピュータ支援定位的神経外科ナビゲーション装置、熱センサ位置決めシステム、運動速度(motion rate)センサ、操縦用ワイヤシステム、プロシージャ内超音波(intraprocedural ultrasound)、間質超音波、マイクロ波映像法、音響断層撮影、デュアルエネルギー映像法(dual energy imaging)、蛍光透視法、コンピュータ断層撮影磁気共鳴画像法、核医学映像装置、三角映像法(triangulation imaging)、熱音響映像法、赤外線および/またはレーザ映像法、電磁気映像法)(例えば、米国特許第6,817,976号、第6,577,903号、第5,697,949、および、5,603,697、ならびに、国際特許出願第WO 06/005,579号を参照。なお、これらの特許および特許出願の内容は全て参照によって本明細書に組み込まれる)に限定されるものではない。一部の実施形態では、上記システムは、本発明のエネルギーシステムとともに使用される部材のうちのいずれかの部材の設置、位置決め、および/または、モニタリング可能にする、または、補助する内視鏡カメラ、映像法コンポーネント、および/または、ナビゲーションシステムを使用する。
一部の実施形態では、本発明のエネルギー供給システムは、組織領域に供給されるエネルギーの量を調節するためのチューニング部材を使用する。一部の実施形態では、上記チューニング部材は、システムのユーザによって手動で調節される。一部の実施形態では、所望に応じてユーザが装置のエネルギー供給を調節できるように、チューニングシステムがエネルギー供給装置に組み込まれる(例えば、米国特許第5,957969号、第5,405,346号を参照。なお、これらの特許の内容は全て参照によって本明細書に組み込まれる)。一部の実施形態では、上記装置は、所望の組織に合わせて事前にチューニングされ、処置過程全体を通じて固定され。一部の実施形態では、上記チューニングシステムは、発電機とエネルギー供給装置との間でインピーダンスを合わせるように設計される(例えば、米国特許第5,364,392号を参照。なお、この特許の内容は全て参照によって本明細書に組み込まれる)。一部の実施形態では、上記チューニング部材は、本発明のプロセッサによって自動的に調節・制御される(例えば、米国特許第5,693,082号を参照。なお、この特許の内容は全て参照によって本明細書に組み込まれる)。一部の実施形態では、任意の個数の所望の因子を考慮に入れて、プロセッサはエネルギー供給を経時的に調節し、処置過程全体を通じて一定のエネルギーを供給する。この因子としては、熱、標的組織の特性および/または位置、所望の損傷域のサイズ、処理時間の長さ、傷つきやすい器官の領域または血管からの近さなどがあげられるが、これらの例に限定されるものではない。一部の実施形態では、上記システムは、ユーザに、または、上記装置の機能を連続的または非連続的にモニターするプロセッサにフィードバックを供給するセンサを備えている。該センサは、任意の個数の特性について記録および/またはレポートしてもかまわない。この特性の例としては、上記システムのコンポーネントの1つ以上の部位における熱、組織における熱、組織の特性、などがあげられるが、これらの例に限定されるものではない。上記センサは、映像装置(例えば、CT、超音波、磁気共鳴画像法、または、その他の映像装置)の形態であってもかまわない。一部の実施形態では、特に研究分野への応用の場合に、上記システムは、将来のシステム全般的な最適化に使用するために、および/または、特定の条件(例えば、患者のタイプ、組織のタイプ、標的領域のサイズおよび形状、標的領域の位置など)下においてエネルギー供給を最適化するために、情報を記録および保存する。
一部の実施形態では、本発明のエネルギー供給システムはクーラントシステムを使用して、エネルギー供給装置(例えば、組織アブレーション用カテーテル)内およびこれにそった望ましくない加熱を抑制する。本発明のシステムは、特定の冷却システム機構に限定されるものではない。一部の実施形態では、上記システムは、エネルギー供給装置全体にわたってクーラントを(例えば、空気、液体など)循環させて、同軸性伝達線およびアンテナの温度を低下させるように設計される。一部の実施形態では、上記システムは、クーラント循環を収納するように設計された流路を内部に有するエネルギー供給装置を使用する。一部の実施形態では、上記システムは、アンテナを外部から冷却することを目的として、上記アンテナまたはアンテナの一部の周囲に巻かれたクーラント鞘を提供する(例えば、米国特許出願第11/053,987号を参照。なお、この特許出願の内容は全て参照によって本明細書に組み込まれる)。一部の実施形態では、上記システムは、周囲の組織への熱の放散を抑制することを目的として、上記アンテナの周囲に導電性の覆いを有するエネルギー供給装置を使用する(例えば、米国特許第5,358,515号を参照。なお、この特許の内容は全て参照によって本明細書に組み込まれる)。一部の実施形態では、クーラントを循環させる際に、クーラントが、例えば、廃棄物貯蔵容器に移出される。一部の実施形態では、クーラントの循環時に、クーラントが再循環される。一部の実施形態では、上記クーラントは、その臨界点、または、その近傍で循環する気体である。一部の実施形態では、臨界点、または、その近傍で供給される気体は、二酸化炭素ガスである。一部の実施形態では、上記エネルギー供給装置は、搬送されるクーラントを臨界点、または、その近傍で維持できように、該クーラント(例えば、臨界点、または、その近傍にある二酸化炭素ガス)を所望の圧力で圧縮するように構成される。
一部の実施形態では、本発明のエネルギー供給システムは、システムの1つ以上のコンポーネントに関連する特定部材(例えば、RFID部材、特定のリング(例えば、基準点)、バーコードなど)を使用する。一部の実施形態では、上記特定部材は、上記システムの特定のコンポーネントについて情報を伝達する。本発明は、伝達される情報によって限定されるものではない。一部の実施形態では、上記伝達される情報としては、コンポーネントのタイプ(例えば、製造業者、サイズ、エネルギー定格値、組織構成など)、(例えば、非滅菌コンポーネントが使用されないことを保証するために)コンポーネントが以前に使用されたことがあるかどうか、コンポーネントの位置、患者に特異的な情報などがあげられるが、これらの例に限定されるものではない。一部の実施形態では、上記情報は、本発明のプロセッサによって読み取られる。このような一部の実施形態では、上記プロセッサは、システムの他のコンポーネントを、上記特定部材を有するコンポーネントとともに使用または最適に使用できるように構成する。
一部の実施形態では、本発明のエネルギー供給システムは温度モニタリングシステムを使用する。一部の実施形態では、エネルギー供給装置の温度を(例えば、温度センサを用いて)モニターするために、温度モニタリングシステムが使用される。一部の実施形態では、組織領域(例えば、治療中の組織、周囲の組織)の温度をモニターするために、温度モニタリングシステムが使用される。一部の実施形態では、上記温度モニタリングシステムは、温度情報をユーザに提供できるように、または、プロセッサに提供してプロセッサがシステムを適宜調節できるように、プロセッサと通信するように設計される。一部の実施形態では、アンテナにそった複数の点で温度をモニターし、アブレーションの状態、冷却状態、または、安全性チェックを推定する。一部の実施形態では、アンテナにそった複数の点でモニターされる上記温度を使用して、例えば、アブレーションゾーンの形状的な特徴(例えば、直径、深さ、長さ、密度、幅など)を(例えば、組織のタイプ、および、エネルギー供給装置内で使用される出力量に基づいて)決定する。一部の実施形態では、アンテナにそった複数の点でモニターされる温度を使用して、例えば、処置過程の状態(例えば、処置過程の終了)を決定する。一部の実施形態では、熱電対または電磁気的手段を組織内のアンテナを介して用いて、温度がモニターされる。
本発明のシステムは、さらに、本発明の特徴を直接的または間接的に利用または補助する1つ以上の別のコンポーネントを採用してもかまわない。例えば、一部の実施形態では、1つ以上のモニタリング装置を使用して、システムの任意の1つ以上のコンポーネントの機能についてモニターおよび/またはレポートする。また、本発明の装置と組み合わせて直接的または間接的に使用されてもかまわない任意の医療機器またはシステムを、システムに設けてもかまわない。このようなコンポーネントとしては、滅菌システム、装置、および、コンポーネント、その他の外科、診断、または、モニタリング装置またはシステム、コンピュータ設備、ハンドブック、指示、ラベルおよび指針、ロボットの設備などがあげられるが、これらの例に限定されるものではない。
本発明のシステムは、特定の用途に限定されるものではない。実際に、本発明のエネルギー供給システムは、エネルギー放射が関与する任意の設定において使用できるように設計される。このような用途には、任意の、かつ、すべての医学的、獣医学的、および、研究的応用を含める。さらに、本発明のシステムおよび装置は、エネルギー供給が関与する農業分野、製造分野、機械分野、または、その他の応用分野において使用されてもかまわない。
〔実施例I〕
本実施例は、クーラント流路を通してクーラントを循環させる本発明のエネルギー供給装置を使用することによって望ましくない組織の加熱を実際に回避した結果である。アブレーション針のシャフトは、どの実験についても20.5cmであった。取手部アッセンブリーの冷却は極わずかであった。これは、取手部冷却作用が良好に隔離されていたことを示唆している。温度プローブ1、2、および、3を、ステンレス針の先端より4cm、8cm、および、12cmの位置に配置した(図9を参照)。ブタの肝臓内に挿入した後の出力が35%の場合の測定、および、ブタの肝臓内に挿入した後の出力が45%の場合の測定について、温度を測定した。出力が35%の場合の測定には、プローブ4を取手部それ自体の上に配置した。また、出力が45%の場合の測定には、プローブ4を、ステンレス針の先端から約16cm戻った、針と皮膚との境界に配置した。
本実施例は、発電機の較正を実際に行ってみた結果である。Cober−Muegge社の工場で発電機の較正を実施し、150Wを超える出力についてもっとも精度が高くなるように設定した。マグネトロンは、まさしくダイオードのように振る舞い、陰極電圧を増加させても、ある臨界閾値に達するまでは真空電流は増加せず(出力に比例)、該臨界閾値に達すると真空電流は電圧の増加とともに急速に増加した。マグネトロン源の制御は、陰極電圧を上記臨界点付近において高精度で制御することによって行った。したがって、発電機は0%〜10%の出力に対しては設定しなかった。また、出力と理論力率(%)入力との相関は、15%未満と低かった。
本実施例は、製造時のアンテナの設定および試験について説明する。この設定および試験によって、製造環境における設定・試験方法が提供できるようになる。本方法はでは、組織ではなく、組織に相当する液体模型を採用する。
本実施例は、三軸型およびCFダイポール型アンテナの効率、加熱能力、および、製造能力を比較した。さらに剛性が高く鋭く、容易に挿入可能な先端を形成するためには、もとの三軸設計を修正することが必要であった。まず初めに、コンピュータモデリングを使用して、アルミナ製鞘および切小面を形成した金属製先端を追加したことにともなってアンテナの長さをどう変更することが必要であるのかを決定した。モデリングによって、アンテナの長さを伸ばすことが必要であると考えられること、および、金属製先端は性能を劣化させないと考えられることを確認した後、エキソビボ肝組織において試験を実施するためにアンテナを作製した。この試験は、設計を修正したことによって高い効率が維持できた一方で、経皮的構成の場合に十分な機械的な強度が提供できることを示していた。CFダイポールの設計のコンピュータモデリングからは、大した結果が得られなかった。また、次の装置製作は、再現が困難であることがわかった。そこで、挿入可能な三軸型装置をリードアンテナの設計として選択した。
本実施例は、シミュレートした加熱環境における冷却について調べた。三軸型アンテナの第3の導電とほとんど同一の17ゲージのステンレス針に、ヒータコイルを通した。4つの熱電対を針の外側にそって設置し、独立気泡フォームを用いてシステム全体を熱的に隔離した。この設定が、血流および生体組織の高い熱伝導度がいくらかのアンテナ冷却効果をもたらす傾向があるので、最悪の場合であると思われた。上記コイルを0W〜50Wで加熱し、0stp L/分〜10stp L/分の流速で動作するNC−CO2を用いて温度を記録した。試験結果は、加熱された管を周囲温度のまま維持できるように50Wの入力全体を冷却するためには、CO2の中程度の流れで十分であることを示していた(図24)。
この実験では、加熱されたアンテナの先端から近位部分への熱伝導効果を測定した。ヒータとアンテナとの間の良好な熱接触を保証するために、修正型アンテナ(セラミック製放射セグメントを、熱伝導性を有する銅製管で置き換えた)を、熱ペーストを用いて電気ヒータ内に設置した(図25)。NC−CO2の流速に対する温度を測定するために、アンテナの外表面にそっていくつかの点に熱電対を設置した。
本実施例は、造影剤の投与量を抑制しながら、アブレーションゾーンの可視化を改善する新しい再構築法を用いて、アブレーション過程中にわずかな量のヨウ素標識済み造影剤を周期的に注射することの実現可能性を評価した。汎用性の高い効果的な内処置映像技術が存在しないことが、熱的腫瘍アブレーション分野にとって深刻な制限になっている。超音波撮像では、加熱中に形成される気泡によって画像がぼやけてしまう可能性がある。また、造影CTは、通常多量の造影剤を注射して行う1回のスキャンに限定される。
Claims (31)
- a)内側導電部を有するアンテナと、
b)上記アンテナの遠位端に設けられた導電性チップと、を備えたアブレーションアンテナ装置であって、
上記内側導電部は、上記導電性チップに物理的に結合されていない、
ことを特徴とするアブレーションアンテナ装置。 - 上記内側導電部は、上記導電性チップに容量結合されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 上記アンテナは、上記内側導電部の少なくとも一部を取り囲む導電性の外側導電部を備えている、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 上記アンテナは、上記内側導電部と上記外側導電部との間に誘電性材料を備えている、
ことを特徴とする請求項3に記載の装置。 - 上記アンテナは、三軸型アンテナである、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 上記導電性チップは、トロカールを備えている、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 上記内側導電部は、第2の領域より遠位の第1の領域と、第3の領域より遠位の上記第2の領域とを含み、
上記第3の領域は、三軸型アンテナに含まれており、
上記第2の領域は、上記三軸型アンテナの外側導電部を含まず、
上記第1の領域は、上記三軸型アンテナの外側導電部及び誘電性材料を含んでいない、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 上記第1の領域は、取付金具に接着され、該取付金具により取り囲まれている、
ことを特徴とする請求項7に記載の装置。 - 上記取付金具は、真鍮の取付金具である、
ことを特徴とする請求項8に記載の装置。 - 上記取付金具は、上記内側導電部の最遠位端を越えて遠位に延伸する、
ことを特徴とする請求項8に記載の装置。 - 上記取付金具は、上記第2の領域において、上記内側導電部を取り囲む誘電性材料に接している、
ことを特徴とする請求項8に記載の装置。 - 上記第2の領域は、上記三軸型アンテナの誘電性材料を含む近位部と、上記三軸型アンテナの上記誘電性材料を含まない遠位部と、を含んでいる、
ことを特徴とする請求項7に記載の装置。 - 上記第2の領域の上記遠位部は、上記内側導電部を取り囲む非導電性スリーブを備えている、
ことを特徴とする請求項12に記載の装置。 - 上記非導電性スリーブは、PTFEを含んでいる、
ことを特徴とする請求項13に記載の装置。 - 上記導電性チップは、絶縁体に取り付けられており、
上記絶縁体は、上記取付金具の遠位端に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項11に記載の装置。 - 上記絶縁体は、セラミック絶縁体を含む、
ことを特徴とする請求項15に記載の装置。 - 上記取付金具、絶縁体、及び導電性チップは、上記内側導電部にエネルギーが供給された場合に上記導電性チップへエネルギーを伝達する程度にインピーダンスの重なり(impedance overlap)を低くするような配置及び寸法になっている、
ことを特徴とする請求項16に記載の装置。 - 上記取付金具は、導電性接着材を介して上記内側導電部に接着されている、
ことを特徴とする請求項8に記載の装置。 - 請求項1に記載の装置と、
上記装置に電気的に接続された電源装置と、を含んでいる、
ことを特徴とするシステム。 - 上記電源装置は、マイクロ波エネルギーを生成する、
ことを特徴とする請求項19に記載のシステム。 - 上記装置に流体連通するクーラント源を更に備えている、
ことを特徴とする請求項19に記載のシステム。 - 上記クーラント源は、二酸化炭素を含む、
ことを特徴とする請求項21に記載のシステム。 - 上記アンテナは、上記アンテナの上記遠位端へのクーラントの流入を防ぐプラグを有している、
ことを特徴とする請求項21に記載のシステム。 - 上記電源装置から上記アンテナへのエネルギー供給、及び、上記アンテナへのクーラント供給を調節する制御プロセッサを更に備えている、
ことを特徴とする請求項21に記載のシステム。 - 1又は複数の付加的なアンテナを更に備えている、
ことを特徴とする請求項19に記載のシステム。 - 標本をアブレーションする方法であって、
請求項1から18の何れか1項に記載の装置を標本に接触させる工程と、
上記装置にエネルギーを供給する工程と、を含んでいる、
ことを特徴とする方法。 - 標本をアブレーションするための、請求項1から18の何れか1項に記載の装置の使用方法。
- 標本をアブレーションする方法であって、
請求項19から25の何れか1項に記載のアンテナを標本に接触させる工程と、
上記装置にエネルギーを供給する工程と、を含んでいる、
ことを特徴とする方法。 - 標本をアブレーションするための、請求項19から25の何れか1項に記載のシステムの使用方法。
- 上記標本は、組織標本である、
ことを特徴とする請求項26から29の何れか1項に記載の方法又は使用方法。 - 上記組織標本は、腫瘍を含む、
ことを特徴とする請求項30に記載の方法又は使用方法。
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