JP2007535369A - マイクロ波組織アブレーション用３軸アンテナ - Google Patents

Abstract

マイクロ波アブレーション用の改良されたアンテナは、反射エネルギーを低減する３軸設計を使用して、大電力アブレーション及び／又はアンテナに対する小径給電線を可能にする。導電性管状針部が導電性外部シールドを覆って同軸に配置され、順に、導電性外部シールドは中心導体を覆って配置される。中心導体は導電性シールドを越えて延び、順に、導電性シールドは管状針部を越えて延びる。この配置は、アンテナの近位端にピーク電界を、シールドの端部に最小電界を有する、共振単極アンテナが作られるようになされる。

Description

関連出願の相互参照

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連邦政府による援助を受けた研究又は開発に関する記載

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発明の背景

本発明は、組織をアブレーションする医療器具に関し、特に、腫瘍等のアブレーション用のマイクロ波プローブに関する。

無線周波数アブレーション（radio frequency ablation；ＲＦＡ）に似たマイクロ波アブレーション（microwave ablation；ＭＷＡ）は、組織壊死を引き起こすために局所加熱を使用する。しかし、ＭＷＡは、より大きく、且つ、より迅速な加熱を生成することができ、またプローブ間の電流を制限することができるため、複数のプローブの使用を容易にサポートすることができる。ＭＷＡの加熱モードはまた、接地パッド及び炭化の問題をなくす。

残念ながら、現在のＭＦＡ機器は、電力及び処置時間の実際上の制限のために、比較的小さい損傷部(lesion)を生成する。電力は、壊死部位まで患者を通って進むときの、ゲージの小さい給電線の電流搬送容量によって制限される。大きな給電線は、経皮的に容易に挿入されないために望ましくない。大電力での給電線の加熱は、ＭＷＡプローブの挿入点の周りの熱傷(burn)をもたらす可能性もある。

発明の要約

本発明は、ＭＷＡ用の３軸マイクロ波プローブ設計を提供し、その設計では、外側導体によって、アンテナの改善された調節(tuning)が、給電線を通る反射エネルギーを低減することを可能にする。この改善された調節は、給電線の加熱を低減し、より多くの電力を、組織に印加し、及び／又はより細い給電線を使用することを可能にする。さらに、外側導体は、内側導体に対して摺動して、調節に対する組織の作用を補正するために、インビボでの調節の調整を可能にする。

具体的には、本発明は、第１導体と、第１導体の周りで同軸状であるが、第１導体から絶縁された管状第２導体とを有する、マイクロ波アブレーション用プローブを提供する。管状第３導体が、第１導体及び第２導体の周りで同軸状に嵌合される。マイクロ波アブレーションのためにプローブの近位端が体内に挿入されると、第１導体が、第２導体を越えて組織内に延びることができる。第２導体が、第３導体を越えて組織内に延びて、第１導体及び第２導体の露出部分以外でのプローブにおいて消散される電力を制限する、プローブの改善された調節を実現することができる。

そのため、給電線に対する損傷のリスクを負うことなく、又は、給電線の周りで組織の熱傷を起こすことなく、より大きな電力を損傷部に提供するために、及び／又は、マイクロ波アブレーションにおいてより細い給電線を可能にするために、ＭＷＡデバイスの改善された調節を実現することが、本発明の少なくとも１つの実施態様の一目的である。

第３管状導体は、体内へ挿入するための針部であってもよい。針部は、鋭利な先端部を有してもよく、針部を挿入するのを補助するために導入器(introducer)を使用してもよい。

そのため、プローブを設置するために、通常の針部挿入技法を利用することができるＭＷＡプローブを提供することが、本発明の少なくとも１つの実施態様の別の目的である。

体内に直接挿入するために、標準的な同軸導体(coaxial)を支持することができる剛性外側導体を提供することが、本発明の少なくとも１つの実施態様の別の目的である。

第１導体及び第２導体は、第３導体内に摺動可能に嵌合してもよい。

第１導体及び第２導体を、別個の導入器針部の内部に摺動させることによって、組織内でのプローブの調節をしやすくするプローブを提供することが、本発明の少なくとも１つの実施態様の別の目的である。

プローブは、第３導体に対して第１導体及び第２導体の摺動場所を調整可能にロックするための、第３導体に取り付けられるロックを備えていてもよい。

そのため、調節が完了すると、プローブのロックを可能にすることが、本発明の少なくとも１つの実施態様の別の目的である。

プローブは、第３導体に取り付けられる第２停止部に接触して、第２導体が、管状第３導体を越えて組織内に延びる量を設定するための、第１導体及び第２導体に取り付けられる停止部を備えていてもよい。停止部は調整可能であってもよい。

そのため、粗い設定が得られた後に調節を可能にする、プローブを迅速に設定する方法を提供することが、本発明の少なくとも１つの実施態様の別の目的である。

前記第２導体は、Ｌ１の量(amount)だけ第３導体を越えて延びることができ、前記第１導体は、Ｌ２の量だけ第２導体を越えて延びることができ、Ｌ１及びＬ２は、プローブによって受信されるマイクロ波周波数の４分の１波長の奇数倍であってもよい。

そのため、プローブのアンテナ部分において定在波を引き起こすことが、本発明の少なくとも１つの実施態様の別の目的である。

これらの特定の目的及び利点は、特許請求の範囲内に入る一部の実施態様のみに適用することができ、そのため、本発明の範囲を限定しない。

好ましい実施態様の詳細な説明

ここで図１を参照すると、本発明についてのマイクロ波アブレーションデバイス１０は、当該技術分野でよく知られているタイプのフレキシブルな同軸ケーブル１８に接続された出力ジャック１６を有するマイクロ波電源１２を含む。ケーブル１８は、順に、プローブ２０の遠位端２４のコネクタ２２を介してプローブ２０に接続されてもよい。

プローブ２０は、近位端２５においてアンテナ部分２６を支持するシャフト３８を提供し、アンテナ部分２６は、患者２８の中に経皮的に、肝臓等のような器官３０内のアブレーション部位３２まで挿入されてもよい。

マイクロ波電源１２は、定在波又は反射電力計１４等を提供してもよく、好ましい実施態様では、２．４５ＧＨｚの周波数の１００ワットほどのマイクロ波電力を提供してもよい。こうしたマイクロ波電源は、米国コネチカット州ノーウォーク所在のCober-Muegge，LLC社を含む、いろいろな供給元(commercial source)から入手可能である。

ここで図１及び図２を参照すると、一般に、プローブ２０のシャフト３８は、例えば、操作のために遠位端２４を患者２８の外側に維持しながら、アブレーション部位３２まで患者２８に貫入するのに適した長さの１８ゲージ針部である導電性管状針部４０を含む。

導入器４２又は同軸導体４６のいずれかを、針部４０内に嵌合してもよい。導入器４２は、針部４０の開口を塞ぎ、組織を通じたアブレーション部位３２へのプローブ２０の挿入をしやすくする先端４４を提供する、当該技術分野でよく知られているタイプの鋭利なロッドであってもよい。針部４０及び導入器４２は、剛性材料、例えば、ステンレス鋼でできており、強度を与えるとともに、超音波等を使用した容易なイメージングを可能にする。

同軸導体４６は、絶縁誘電層５２によって囲まれ、順に、第２外側同軸シールド５４によって囲まれた中心第１導体５０を提供する。この外側シールド５４は、図２に示さない外側絶縁誘電部によって囲まれてもよく、又は、針部４０内に直接受け取られ、２つの間に絶縁空気間隙(insulating air gap)だけがあってもよい。同軸導体４６は、たとえば、低損失０．８６ミリメートル同軸ケーブルであってもよい。

やはり図２を参照すると、誘電層５２を持つか又は持たない中心導体５０は、シールド５４の導体から外へ距離Ｌ２分だけ延び、シールド５４は、針部４０の導体から外へ距離Ｌ１延びる。Ｌ１は、電源１２からのマイクロ波エネルギーの周波数の波長の４分の１の奇数倍になるように調整される。そのため、Ｌ２の領域の中心導体５０は、５６で示すように、その近位端にピーク電界を、シールド５４の端部に最小電界を有する共振単極アンテナを提供する。

２．４５ＧＨｚにおいて、長さＬ２は、わずか４．６６ミリメートルになるであろう。しかし、好ましくは、より大きな倍数、たとえば、マイクロ波電力の波長の４分の１の３倍が使用され、それによって、Ｌ２は、長さが約１４ミリメートルになる。この長さは、必要な場合には、半波長の整数倍だけさらに増加されてもよい。

図３を参照すると、長さＬ１もまた、電源１２からのマイクロ波エネルギーの周波数の波長の４分の１の奇数倍になるように選択される。針部４０が、鋭利な又はベベル切断された先端部を有するとき、距離Ｌ１は、針部４０の先端部の針部４０の軸に沿う平均距離である。

Ｌ１の目的は、ライン５６におけるゼロ電界境界条件を実施すること、及び針部４０内の同軸導体４６の延長部(continuation)である給電線５６を、アンテナ部分２６の延長部と整合させることである。これは、アンテナ部分２６から給電線５６への反射エネルギーを大幅に低減し、高電流のホットスポットを生成する可能性がある定在波の形成が防止される。好ましい実施態様において、Ｌ１はＬ２に等しく、約１４ミリメートルである。

本発明者等は、針部４０は、容量性結合又は誘導性結合による以外の方法で、電源１２又はシールド５４に電気接続される必要がないと判断した。一方、シールド５４と針部４０との間の少量のオーミック接触が許容されてもよい。

ここで、図１、図２、及び図４を参照すると、使用中に、針部４０と導入器４２との組み合わせが患者２８に挿入され、次に、導入器４２が引き抜かれ、距離Ｌ２がほぼ確立するように、同軸導体４６と置き換えられる。Ｌ２は、必要に応じて導体５０をトリミングすることによって、事前に経験的に、典型的な組織に合うようにされている。

針部４０の遠位端２４は、針部４０に取り付けられ、針部４０の内腔と位置合わせされる内側チャネル６４を提供する調節機構６０を含んでもよい。調節機構は、その遠位端に、調節機構のハウジング内の対応するねじ山によって受け取られるねじ部分、及び刻みを付けた外側表面７４を有するサムホイール７２を提供する。サムホイールの遠位面は、調節機構６０及び針部４０を通ってねじ切る同軸導体４６にクランプされる第２停止部７０に接触することができる停止部を提供する。停止部７０とサムホイール７２が互いに接触すると、同軸導体４６は、伸張部Ｌ１を提供するのにほぼちょうどよい場所にあることになる。サムホイール７２の回転によって、同軸導体４６のさらなる引っ込みが可能になって、Ｌ１を調整することによってプローブ２０が調節されるようになる。調節は、図１の反射電力計１４および減少した反射エネルギーを観察することによって評価されてもよい。

調節機構６０はさらに、同軸導体４６が通過することができる内側チャネル６４に隣接するカム６２を提供し、それによって、カムレバー６６が下方６８に押されると、カム６２は、チャネル６４の内面に同軸導体４６を押しつけ、保持することができる。そのため、Ｌ１が適切に調節されるやいなや、同軸導体４６が針部４０に対して所定位置にロックされうる。

同軸導体４６の遠位端は、電気コネクタ７６に取り付けられてもよく、ケーブル１８が、使い捨てプローブ２０に取り外し可能に取り付けられることを可能にする。

本発明は、シミュレーション実験において、簡単な同軸単極にわたって反射エネルギーの１０デシベル程度の低減を可能にし、直径が２センチメートルより大きい壊死領域をアブレーション部位３２に作ることができる。

本発明は、本明細書に含まれる実施態様及び説明に限定されないが、添付の特許請求の範囲内に入るものとして、実施態様の一部及び異なる実施態様の要素の組み合わせを含む、実施態様の変更態様を含むことが、特に意図される。

器官内の壊死ゾーンにマイクロ波エネルギーを経皮的に送出するための、本発明のプローブに取り付けられるマイクロ波電源の概略図である。 第３導体によって摺動可能に受け取られる第１導体及び第２導体の露出部分を示し、第３導体の設置のために使用される鋭利な導入器を示す、図１のプローブの近位端の部分斜視図である。 第１導体及び第２導体に対するマイクロ波電源の接続を示す、図２のプローブの部分断面図である。 遠位電気コネクタと、プローブを調節するための調整可能な停止蝶ネジ部及びロックとを示す、プローブの別の実施態様の断面図である。

Claims (21)

1. マイクロ波アブレーション用プローブであって、
   第１導体と、
   該第１導体の周りで同軸状であるが、該第１導体から絶縁された管状第２導体と、
   前記第１導体及び前記第２導体の周りで同軸状である管状第３導体と
   を備え、
   マイクロ波アブレーションのために該プローブの近位端が体内に挿入されると、前記第１導体が前記第２導体を越えて組織内に延びて、該組織を通じて該第１導体と該第２導体との間にマイクロ波周波数電流が引き起こされ、かつ
   マイクロ波アブレーションのために該プローブの端部が前記体内に挿入されると、前記第２導体が前記第３導体を越えて組織内に延びて、前記第１導体及び前記第２導体の露出部分以外での該プローブにおいて消散される電力を制限する該プローブの改善された調節を提供する
   ことを特徴とするマイクロ波アブレーション用プローブ。
2. 前記管状第３導体が前記体内に挿入するための針部であることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波アブレーション用プローブ。
3. 前記針部が鋭利な先端部を有することを特徴とする請求項２記載のマイクロ波アブレーション用プローブ。
4. 前記針部による前記体内への貫入を補助するために、前記管状第３導体によって取り外し可能に受け取られる導入器を備えることを特徴とする請求項２記載のマイクロ波アブレーション用プローブ。
5. 前記第３導体がステンレス鋼であることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波アブレーション用プローブ。
6. 前記第１導体及び前記第２導体が前記第３導体内に摺動可能に嵌合することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波アブレーション用プローブ。
7. 前記第３導体に対して前記第１導体及び前記第２導体の摺動場所を調整可能にロックするための、該第３導体に取り付けられるロックをさらに備える、請求項６記載のマイクロ波アブレーション用プローブ。
8. 前記第３導体に取り付けられる第２停止部に接触して、前記第２導体が、前記管状第３導体を越えて組織内に延びる量を設定するための、前記第１導体及び前記第２導体に取り付けられる第１停止部をさらに備える、請求項６記載のマイクロ波アブレーション用プローブ。
9. 前記第１停止部が調整可能であることを特徴とする請求項８記載のマイクロ波アブレーション用プローブ。
10. 前記第１導体がＬ２だけ前記第２導体を越えて延び、前記第２導体がＬ１だけ前記第３導体を越えて延び、Ｌ１及びＬ２が、前記プローブによって受信されるマイクロ波周波数の４分の１波長の奇数倍であることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波アブレーション用プローブ。
11. 前記第１導体がＬ２だけ前記第２導体を越えて延び、前記第２導体がＬ１だけ前記第３導体を越えて延び、Ｌ１がＬ２に等しいことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波アブレーション用プローブ。
12. 前記第２導体を越えて延びる前記第１導体の一部が電気絶縁されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波アブレーション用プローブ。
13. 前記第３導体が１４ゲージより小さい開口を有することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波アブレーション用プローブ。
14. 前記体の外側で、前記プローブの一部にマイクロ波エネルギー源を印加するためのコネクタを備える、請求項１記載のマイクロ波アブレーション用プローブ。
15. マイクロ波アブレーションの方法であって、
    （ａ）体内にプローブを挿入するステップであって、第１導体と、該第１導体の周りで同軸状であるが該第１導体から絶縁された管状第２導体と、該第１導体及び該第２導体の周りで同軸状である管状第３導体とを有し、該第１導体が該第２導体から長さＬ２延び、該第２導体が該第３導体から長さＬ１延びるプローブを体内に挿入するステップと、
    （ｂ）反射電力を低減するために、Ｌ１をＬ２に対して調整することによって、前記プローブを調節するステップと、
    （ｃ）前記第１導体及び前記第２導体間にマイクロ波電力を印加するステップであって、それによって、該第１導体及び該第２導体の露出部分間に電流を誘導し、該第１導体及び該第２導体の露出部分の或る領域の組織をアブレーションするステップと
    を含む、マイクロ波アブレーションの方法。
16. 前記マイクロ波電力が７０ワットを超えることを特徴とする請求項１５記載のマイクロ波アブレーションの方法。
17. ステップ（ａ）が、導入器を前記第３導体内に挿入し、該第３導体と該導入器との組み合わせを前記体内に経皮的に挿入するステップと、該導入器を引き抜き、代わりに、前記第１導体及び前記第２導体を挿入するステップと、反射マイクロ波エネルギーに応じて前記長さＬ２を調整するステップとを含むことを特徴とする請求項１５記載のマイクロ波アブレーションの方法。
18. 前記第１導体及び前記第２導体を、前記第３導体内の所定場所でロックするステップをさらに含む、請求項１７記載のマイクロ波アブレーションの方法。
19. Ｌ１及びＬ２が、前記プローブによって受信されるマイクロ波周波数の４分の１波長の奇数倍であることを特徴とする請求項１５記載のマイクロ波アブレーションの方法。
20. Ｌ１がＬ２に等しいことを特徴とする請求項１９記載のマイクロ波アブレーションの方法。
21. 前記第３導体が１４ゲージより小さいことを特徴とする請求項１５記載のマイクロ波アブレーションの方法。

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