JP2009521967A5 - - Google Patents

Description

放射線アプリケータおよび組織に放射線を照射する方法

本発明は、一般に、医療技術、さらに詳しくは、マイクロ波放射線アプリケータ、および照射されたマイクロ波を用いる組織の熱切除処理の方法に関する。

関連出願への相互参照
本出願は、放射線アプリケータおよび組織に放射線を照射する方法に関し、かつここに引用してその全体を援用する共通して所有された同時係属国際特許出願番号ＷＯ ２００６／００２９４３に関する。

熱切除療法は、特定の治療に依存して、意図的に体組織温度を、細胞傷害性効果に必要な温度まで、または他の治療温度まで低下させ（低体温）または意図的に体組織温度をそのような温度まで上昇させる（高体温）技術と定義することができる。マイクロ波熱切除は、マイクロ波は、水分子およびマイクロ波照射の間の相互作用により加熱を引き起こす電磁気スペクトルの一部を形成するという事実に依拠する。熱は細胞傷害性メカニズムとして用いられる。治療は、典型的には、アプリケータの腫瘍のような組織への導入を含む。マイクロ波は、その先端の周りに場を形成するアプリケータから放出される。水分子の加熱は、プローブそれ自体からの伝導によるよりはむしろ、アプリケータの周りに生じた照射されたマイクロ波の場において起こる。加熱は、従って、組織を通じての伝導に依拠せず、細胞傷害性温度レベルに迅速に達する。

マイクロ波熱切除技術は、肝臓、脳、肺、骨等の腫瘍の治療で有用である。

米国特許第４，４９４，５３９号は、マイクロ波を、マイクロ波を伝えるための同軸ケーブルの先端に付着された単極型の電極から組織に照射されることを特徴とする、マイクロ波を用いる外科手術方法を開示する。次いで、凝固、止血または相互作用が、組織上でのマイクロ波の反応から生じた熱エネルギーの使用を介して組織で行われる。このように、組織は容易、安全かつ無血液方式で手術することができる。従って、該方法は、大きな血液含有量を有する実質器官での手術で、または実質腫瘍での凝固または相互作用のために利用することができる。該方法によると、慣用的には非常に困難とみなされてきた肝臓癌で手術を行うことができる。マイクロ波放射線アプリケータも開示される。

米国特許第６，３２５，７９６号は、基部側アクセス端部、および組織に貫入するのに適合した対向末端側貫入端部を有する比較的薄い細長いプローブを含むマイクロ波切除組立体および方法を開示する。該プローブは、その貫入端部へのアクセス端部からそれを通って延びる挿入通路を規定する。切除カテーテルは、組織切除を引き起こすのに十分に強い電場を生じさせるための同軸ケーブルの伝達ラインの末端側端部にカップリングされたアンテナデバイスと共に該同軸ケーブルの伝達ラインを含む。該同軸ケーブルの伝達ラインは、誘電性材料によって分離された内側伝導体および外側伝導体を含む。該伝達ラインの基部側端部はマイクロ波エネルギー源にカップリングされている。該アンテナデバイスおよび該伝達ラインは、各々、該細長いプローブを組織中に位置させつつ、該挿入通路を通って受信をスライドさせるのに適合した横断面寸法を有する。そのようなスライディング前進は、該アンテナデバイスが該貫入端部を越える位置まで移動し、さらに、組織と直接的に接触するまで継続される。

しかしながら、現存の技術での欠点は、それらが、治療すべき軟部組織のゾーンへの送達のために、ヒト皮膚への挿入、およびヒト組織の開口のために最適には機械的に構成されていないという事実を含む。典型的には、公知の放射線アプリケータシステムは、そのような技術を使用する場合に望ましい高められた物理的剛性を有しない。

加えて、従来利用可能とされたいくつかの放射線アプリケータは、軟部組織腫瘍の治療のために最適化されたマイクロ波場パターンを生じさせるための放射線放出エレメントを有しない。

また、いくつかのアプリケータおよび治療で使用される電力レベルを仮定すれば、アプリケータによって到達した非常に高い温度による非標的の健康な組織、またはそれに付着した成分の望まない焼却の問題があり得る。

さらに、小さな直径のアプリケータが公知であり、かつ液体冷却技術は用いられているが、軟部組織腫瘍を取り扱うのに必要な電力レベルを使用する適用において十分な冷却を伴う小さな直径のデバイスを設計するにおいて困難性があった。

従って、先行技術の前記した問題のいずれかまたは全てを克服し、かつ有効性が向上する軟部組織腫瘍の治療方法、および放射線アプリケータに対する要望が存在する。

本発明の１つの態様によると、マイクロ波放射線を組織に発するためのダイポールマイクロ波アプリケータが提供され、該組立体は、端部を有する外側伝導体、該外側伝導体内に設けられ、かつ該外側伝導体の端部を越えて外側に延びるセクションを含む内側伝導体、該外側伝導体の端部に設けられ、かつ該内側伝導体の外側に延びるセクションの一部を囲うスリーブ部分を有するフェルール、および該フェルールの該スリーブ部分、および該内側伝導体の該外側に延びるセクションを囲う誘電体先端を含み、それにより、該フェルールの該スリーブ部分、および該内側伝導体の外側に延びるセクションの少なくとも部分は、該ダイポールマイクロ波アプリケータの対応するアームとして動作する。

特別な実施形態は従属請求項に記載する。

簡単に述べれば、本発明は、組織を切除するためのマイクロ波アプリケータに向けられる。該アプリケータは、治療すべき組織へマイクロ波放射線を伝達するダイポールマイクロ波アンテナである。該アプリケータは、外側伝導体またはシールドによって囲われた、絶縁体によって囲われる内側伝導体を有する薄い同軸ケーブルから形成される。該同軸ケーブルの端部は、該絶縁体の部分および内側伝導体が該外側伝導体を超えて延び、かつ該内側伝導体の部分が該絶縁体を超えて延びるようにトリミングされている。該アプリケータは、さらに、それを通る開口を規定する管状フェルールを含む。該フェルールの１つの端部は該外側伝導体に付着され、他方、スリーブを形成する他の端部は該絶縁体の端部を越えて、かつ延びた内側伝導体の部分の周りに延びる。段が、好ましくは、その２つの端部の間にフェルールの外側表面に形成される。該内側伝導体を受け入れるための中央穴を有する固体スペーサは該フェルールの端部に当接し、該延びた内側伝導体を囲う。同調素子は延びた内側伝導体の端部に付着し、該フェルールに対向するスペーサの端部に当接する。該同調素子は該フェルール中の段に面し、該段および該同調素子は、共に、該アプリケータをバランスさせ、かつチューニングするのに協働するサイズおよび形状とされている。誘電性材料から形成された中空先端は開いた端部および閉じた端部を有する。該先端は該同調素子、該スペーサ、および該延びた内側伝導体を包む。該先端は該フェルールの該スリーブも包み、このようにして、該誘電性先端によって囲われた該フェルールの外側表面を規定する。該先端の該開いた端部は、好ましくは、該フェルール中の該段に当接する。剛性スリーブは該同軸ケーブルを囲い、該先端に対向する該フェルールから離れるように延びる。該先端に対向する該フェルールの該段に当接する該スリーブは、該同軸ケーブルよりも大きな内径を有し、それにより、該同軸ケーブルの外側および該スリーブの該内側表面の間に環状空間を規定する。該スリーブは、さらに、１つ以上の排出穴を含み、これは、該同軸ケーブルの周りの該環状空間および該アプリケータの外側の間の流体連通を可能にする。

操作において、源からのマイクロ波エネルギーは該同軸ケーブルに適用され、該先端に運ばれる。該フェルールの該端部を越えて延びる該内側伝導体の部分は該ダイポールの１つのアームを形成し、マイクロ波放射線を発する。加えて、該同軸ケーブルの該内側伝導体に沿って、および該フェルールの該開口中を流れるマイクロ波エネルギーは、電流が、該先端によって囲われる該フェルールの該スリーブの該外側表面に沿って流れるように誘導する。これは、今度は、マイクロ波放射線が該フェルールの該スリーブから発せられるようにし、これは該ダイポールの第二のアームとして動作する。このように、マイクロ波エネルギーは、該先端から唯一焦点を結ぶよりはむしろ該アプリケータの実質的長さに沿って発せられる。マイクロ波放射線の放出を該アプリケータの長さに沿って分布させることによって、より高い電力レベルを使用することができる。

該同軸ケーブルおよび該アプリケータが過剰加熱されないようにするためには、冷却流体が、源から該同軸ケーブルの外側および該スリーブの内側によって規定される環状空間に導入される。冷却流体はこの環状空間に沿って流れ、該同軸ケーブルから熱を吸収する。冷却流体は、該同軸ケーブルから熱を吸収した後、次いで、該スリーブ中の１つ以上の排出穴を通って該環状空間を出て、隣接組織を灌流する。

該先端の該閉じた端部は、好ましくは、該マイクロ波アプリケータを治療すべき組織に直接的に挿入することができるようにブレードまたは点に形成される。該先端、フェルール、および剛性スリーブは、さらに、該アプリケータに強度および硬さを提供し、それにより、その組織への挿入を容易とする。

本発明は、さらに、腫瘍のような標的組織を治療する方法を提供し、該腫瘍は軟部組織で形成されているか、および／または軟部組織内に埋められている。該方法は、マイクロ波アプリケータを組織に挿入し、電磁エネルギーをアプリケータに供給し、それにより、電磁エネルギーを腫瘍に照射することを含む。

記載において、同様な参照を用いて同様なエレメントを示し、ここに寸法が与えられ、それらはミリメートル（ｍｍ）単位である。さらに、放射線を発生させ、ヒト身体の部分へ放射線を送達し、および該放射線の適用を制御するために、本発明に従って使用される電子システムは従前に当該分野で記載されたようなものとすることができるのは当業者に認識されるであろう。特に、（後に記載される修飾を例外として）共通に所有される公開された国際特許出願ＷＯ ９５／０４３８５、ＷＯ ９９／５６６４２およびＷＯ ＯＯ／４９９５７に記載されているように、そのようなシステムを使用することができる。これらのシステムの十分な詳細は、簡潔にするために以下では省略した。

以下、本発明の実施形態について、一例として添付の図面を参照して説明する。

図１は、本発明の１つの実施形態による放射線アプリケータの模式的部分断面図である。一般に、１０２で示す放射線アプリケータは、マイクロ波の源（図示せず）にカップリングさせるのに用いられる同軸ケーブル１０４の末端側端部部分、銅フェルール１０６、該同軸ケーブル１０４の絶縁体部分の該端部１００に付着させたチューニングワッシャ１０８、および先端１１２を含む。好ましくは、該アプリケータ１０２は、さらに、金属チューブ１１４を含む。チューブ１１４は、該フェルール１０６にしっかりと付着されている。環状空間１１６は、ケーブル１０４の外側伝導体１１８およびチューブ１１４の内側表面の間に規定され、冷却流体が（矢印Ａの方向に）アプリケータ１０２の加熱部分に入り、それと接触し、径方向穴１２０を通って矢印Ｂの方向にチューブ１１４に出て、それにより、熱エネルギーを放射線アプリケータ１０２から抽出する。

アプリケータ１０２の組立てにおいて、ワッシャ１０８は、ケーブル１０４の絶縁体１２６の端部１１０を越えて延びるケーブル１０４の中央伝導体１２４の小さな長さ１２２に半田付けされる。フェルール１０６は、ケーブル１０４の外側伝導体１１８の小さな円筒状セクション１２８に半田付けされる。次いで、好ましくはステンレス鋼であるが、チタンまたはいずれかの他の金属グレード材料のような他の適当な材料で作成することができるチューブ１１４を、１３０および１３２で示されるその接触表面において、化合物を保持するロックタイト（Ｌｏｃｔｉｔｅ）６３８のような接着剤によってフェルール１０６に接着される。先端１１２は、好ましくは、同一接着剤を用い、フェルール１０６の外側表面および絶縁１２６に対応するその内側表面にやはり接着される。

組立てると、アプリケータ１０２は、チューブ１１４を含めた、２５０程度のミリメートルのオーダーであってよく、それにより、アプリケータ１０２を軟部組織の種々のタイプへの挿入に適したものとする、その長さに沿って剛直かつ安定なユニタリーデバイスを形成する。空間１１６および穴１２０は、フェルール１０６、ケーブル１０４の外側伝導体１１８およびチューブ１１４の端部との接触を通じて、冷却流体がアプリケータ１０２から熱を抽出するのを可能とする。フェルール１０６は、とりわけ、アプリケータの剛性を確実とするのを助ける。誘電体先端１１２と組合されて、それから外側伝導体１１８が取り外されたケーブル１０４の露出された端部セクション１３４は、所定の周波数の放射線源によって供給される。露出された端部セクション１３４および誘電体先端１１２は、治療的処置のためにマイクロ波を組織に照射するための照射アンテナとして動作する。アプリケータ１０２は一極デバイスよりはむしろダイポールアンテナとして動作し、その結果、発せられた放射線パターンが生じ、これは、その分布した球状の直接的に加熱された領域のため、悪性または腫瘍組織のようなある組織の治療で高度に有益である。

図２Ａは軸方向断面を示し、および図２Ｂは図１の放射線アプリケータ１０２の先端１１２の端部上昇を示す。図示するように、先端１１２は、組立ての間に、各々ワッシャ１０８およびフェルール１０６を受取り、かつそれに当接するための、内側円筒状壁２０２、２０４、および当接壁２０６、２０８を有する。適当には、先端１１２はジルコニアセラミック合金で作成される。より好ましくは、それは、安定化酸化剤としてのイットリアを有する部分安定化ジルコニア（ＰＳＺ）である。なおより好ましくは、先端１１２はＴｅｃｈｎｏｘ ２０００で作成され、これは、他のＰＳＺと比較して非常に微細な均一な粒、および２５の誘電定数（ｋ）を有する英国、スタフォードシャーのＤｙｎａｍｉｃ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｌｔｄ．から商業的に入手可能なＰＳＺである。当業者によって理解されるように、誘電性材料の選択は、照射されたマイクロ波エネルギーの特性を決定するにおいて役割を演じる。

アプリケータ１０２の横方向寸法は比較的小さいことを注記する。特に、アプリケータ１０２の直径は好ましくは約２．４ｍｍ未満またはそれに等しい。先端１１２は、さらに、この場合は好ましくは２．４５ギガヘルツ（ＧＨｚ）である、操作マイクロ波周波数において効果的な組織切除を実行するための寸法を有し、かつ特定の材料で形成されるように設計される。本発明のアプリケータ１０２は、このようにして、肝臓、脳、肺、静脈、骨等の癌および／または非癌組織への挿入、またはその治療によく適合される。

先端１１２の端部２１０は、先端１１２の製造で行われる慣用的な粉砕技術によって形成される。端部２１０は針またはピンのような微細な点として形成することができるか、あるいはそれはノミのような、すなわち、細長い横寸法を有する端部ブレードで形成することができる。後者の立体配置は、先端１１２を組織へ入れ、または組織を通らせる、すなわち、皮膚のような組織の表面に穴を開け、またはそれに刺すのによく適しているという利点を有する。

使用において、先端１１２は、好ましくは、シリコーンまたはパラレンのような非粘着層で被覆して、組織に対する先端１１２の移動を容易にする。

図３はチューブ１１４の部分的横方向断面図を示す。前記したように、チューブ１１４は好ましくはステンレス鋼で作成される。具体的には、チューブ１１４は好ましくは１３ゲージの薄壁３０４溶接硬（ＷＨＤ）ステンレス鋼から作成される。チューブ１１４は長さがほぼ２１５ｍｍである。図示するように、径方向穴１２０、１２０’の２つの組は、各々、チューブ１１４の端部３１２から１２ｍｍおよび１３ｍｍにおいて供される。言及したこれらの径方向穴１２０、１２０’は冷却流体を出すことを可能にする。穴の２つのセットを示したが、穴の１、３、４以上のセットを示された実施形態の変形において設けてもよい。加えて、チューブ１１４の構造的剛性が危うくされない限り、セット当たり２つの穴を示したが、セット当たり３、４、５以上の穴を設けてもよい。この実施形態において、穴１２０、１２０’は０．５ｍｍ直径のものであるが、この直径は、穴のセットの数および／またはセット当たりの穴の数に依存して、かなり異なり、例えば、ほぼ０．１ないし０．６ｍｍの範囲のどれかとして、効果的な流速を供することができる。端部３０２からの例示した距離は１２または１３ｍｍであるが、別の実施形態においては、この距離を端部３０２から３ｍｍないし５０ｍｍの範囲にして、焼灼を必要とするトラックの長さを制御することができる。

さらに、異なる様式で用いた実施形態において、チューブ１１４を省略することができる。この場合、治療は、適当な外科的または他の技術によって、アプリケータを治療位置、例えば、腫瘍組織へ送達することを含むことができる。例えば、脳腫瘍の場合には、アプリケータを腫瘍、閉じたアクセス創傷内部の所定の位置に放置することができ、滅菌コネクタを、後日のフォローアップ治療のためのマイクロ波源への引き続いての連結用に頭蓋骨表面に放置することができる。

図４Ａは横方向断面を示し、図４Ｂはチューニングワッシャ１０８の軸方向断面を示す。ワッシャ１０８は好ましくは銅で作成するが、他の金属を用いてもよい。ワッシャ１０８は内部円筒状表面４０２を有し、それがケーブル１０４の中央伝導体１２４へ半田付けされるのを可能とする（図１）。ワッシャは小さいが、その寸法は臨界的である。ワッシャ１０８はアプリケータ１０２を調整し、これはダイポールの放射器として作動し、すなわち、２つの位置からエネルギーを放射し、従って、組織のより効果的な処置、すなわち、切除が行われる。

図５Ａは軸方向断面を示し、図５Ｂはフェルール１０６の端部上昇を示す。フェルール１０６は好ましくは銅から形成され、好ましくは、金でメッキして、冷却流体のいずれの腐食性効果に対しても保護する。フェルール１０６は、ＣＮＣ加工のような慣用的な加工技術によって製造することができる。

図６Ａは軸方向断面を示し、図６Ｂは、放射線アプリケータ１０２のチューブ１１４に付着させることができるハンドルセクション６０２の線Ｂ−Ｂにおける横方向断面を示す。ハンドルセクション６０２は、好ましくは、チューブ１１４と同一の材料、すなわち、ステンレス鋼から作成される。ハンドルセクション６０２は、チューブ１１４の挿入を可能とする順方向チャネル６０４、および組立ての間の同軸ケーブル１０４の挿入を可能とする背後チャネル６０６を含む。内部ネジ６１０を有する横方向ポート６０８は、後に議論するように、コネクタを通じて冷却流体の源への連結を可能とする。コネクタはプラスチックから形成することができる。一旦組立てられれば、ハンドルセクション６０２の配置は冷却流体を矢印Ｃの方向にチューブ１１４（図示せず）へ通過させる。

図７は、チューブ１１４を通る同軸ケーブル１０４の部分を示す。ケーブル１０４は、適当には、ＳＪＳ０７０ＬＬ−２５３−ストリップケーブルのような低損失同軸ケーブルを含む。コネクタ７０２、好ましくは、ＳＭＡ雌型コネクタは、ケーブル１０４のマイクロ波源（図示せず）への、あるいは同軸ケーブル（図示せず）の中間セクションへの連結を可能とし、該同軸ケーブルは、今度は、マイクロ波源へ連結される。

図８は図１の放射線アプリケータ１０２についての周波数に対するＳ１１のプロットである。これは、アプリケータ１０２への合計入力電力に対するアプリケータ１０２および処置した組織の界面からの反射マイクロ波電力の比率を示す。図示するように、アプリケータ１０２の設計は、送達されたマイクロ波の２．４５ＧＨｚの周波数において、反射された電力が最小となるようにし、従って、組織への伝達された電力が最大となるようにする。

図９Ａは、使用における、図１の放射線アプリケータ１０２の周りのＥ場分布を示す。アプリケータ１０２に隣接するより暗い色はより高い電場の点を示す。図９Ａにおいて、ワッシャ１０８の位置は９０２で示され、先端−フェルール接合の位置は９０４に示される。最高電場の２つの制限された実質的に円筒状のゾーン９０６、９０８は、各々、位置９０２および９０４におけるアプリケータ１０２の周りに形成される。

図９Ｂは、使用において、図１の放射線アプリケータ１０２の周りの具体的吸収率（ＳＡＲ）値の分布を示す。アプリケータ１０２に隣接するより暗い色は、ＳＡＲの点を示す。図９Ｂにおいて、ワッシャ１０８の位置は９０２に示され、先端−フェルール接合の位置は９０４に示され、フェルール−チューブ接合の位置は９０５に示される。最高ＳＡＲの２つの制限された実質的に円筒状のゾーン９１０、９１２は、各々、位置９０２のアプリケータ１０２の周りに、および９０４および９０５の間に形成される。

図１０Ａ〜１０Ｅは、図１の放射線アプリケータ１０２を形成する構成要素の好ましい順次の組立てを示す。図１０Ａにおいて、同軸ケーブル１０４は、図７において先に示したように、外側伝導体１１８および逆にトリミングされた内側絶縁体１２６と共に示される。

図１０Ｂに示されるように、次いで、チューブ１１４をケーブル１０４上にスライドさせる。次に、フェルール１０６をケーブル１０４上にスライドさせ（図１０Ｃ）、先に記載したように、チューブ１１４およびケーブル１０４に固定して付着させる。次いで、図１０Ｄに示すように、半田付けによって、ワッシャ１０８を内側伝導体１２４に付着させる。最後に、先端１１２をケーブル１０４およびフェルール１０６の一部の上にスライドさせ、先に記載したようにそれに付着させる。完了したアプリケータは図１０Ｅに示される。この結果、大きな剛性および機械的安定性の構築が得られる。

図１１は、図１の放射線アプリケータ１０２を使用する治療システム１１０２を図式的に示す。マイクロ波源１１０４は、同軸ケーブル１１０８によってハンドル６０２上の入力コネクタ１１０６にカップリングさせる。この実施形態において、マイクロ波電力は８０ワットまでにおいて適用される。しかしながら、これはより大きなアプリケータについてはより大きくすることができ、例えば、５ｍｍ直径の放射線アプリケータでは２００ワットまでである。

シリンジポンプ１１１０は、冷却流体１１１４をハンドル６０２に付着された導管１１１６およびコネクタ１１１８を介してハンドルセクション６０２の内部に供給するためのシリンジ１１１２を操作する。流体は高い圧力ではなくて、示された実施形態においては、パイプ１１４を通って約１．５〜２．０ミリリットル（ｍｌ）／分の流速を供するように送液する。しかしながら、他の実施形態においては、放射線アプリケータ１０２がより高い電力で操作される場合、適当な冷却を供するためにはより高い流速を使用することができる。冷却流体は好ましくは生理食塩水であるが、エタノールのような他の液体または気体を用いてもよい。ある実施形態において、第二の、例えば、細胞傷害性効果を有する冷却流体を用い、腫瘍の治療を高めることができよう。例示的な実施形態において、冷却流体１１１４は、図１中の矢印Ａによって示されるように、それがチューブ１１４に入るそれよりも１０℃高いオーダーの温度にて、図１中の矢印Ｂによって示されるようにチューブ１１４を出る。このようにして、実質的な熱エネルギーは同軸ケーブルから抽出される。冷却流体１１１４は、例えば、室温においてチューブ１１４に入ることができる。別法として、冷却流体１１１４は、いずれかの適当な技術によって室温未満の温度まで予め冷却してもよい。

示されるように、冷却システムは、放射線アプリケータ１０２に連結された同軸ケーブルを冷却する開かれた灌流冷却システムである。すなわち、同軸ケーブルからの熱を吸収した後、冷却流体は放射線アプリケータ１０２近くの組織を灌流する。

本発明の放射線アプリケータ１０２の使用方法は、便宜には、種々の軟部組織腫瘍の治療で使用することができる。特に、アプリケータ１０２は身体へ、腹腔鏡的に、皮下的にまたは外科的に挿入される。次いで、それは、先端１１２が治療すべき組織に包埋されるように、必要な場合には、超音波のような位置決定センサおよび／またはイメージングツールによって助けられて、ユーザによって正しい位置まで動かされる。マイクロ波電力はスイッチを入れられ、次いで、ユーザの制御下で所定の時間の間、組織は切除される。ほとんどの場合、アプリケータ１０２は処置の間静止している。しかしながら、いくつかの場合において、例えば、治療静脈において、マイクロ波照射を適用しつつ、標的組織に対する穏やかなスライディング動作のように、アプリケータ１０２を動かすことができる。

前記したように、かつ図９Ａおよび９Ｂに示されるように、放射線アプリケータ１０２はダイポールアンテナである。フェルール１０６を超えて延びる内側伝導体１２４の部分は、ダイポールアンテナの１つのアームとして動作する。加えて、内側伝導体１２４に沿っての、およびフェルールの開口中でのマイクロ波エネルギーの伝達は、電流が、先端１１２直下に位置したフェルール１０６の外側表面のその部分上に流れるよう誘導する。この誘導された電流は、フェルール１０６のこの閉じた外側表面がマイクロ波放射線を発するようにし、それにより、ダイポールアンテナの第二のアームを形成する。アプリケータのダイポールの配置は、アプリケータ１０２の先端１１２だけからの放射線伝達に集中するよりはむしろ、アンテナ１０２のより大きな横方向、すなわち、軸方向長さに沿ってアプリケータ１０２によって伝達されているマイクロ波放射線を効果的に拡大する。その結果、本発明のアプリケータ１０２は、先行技術の設計よりも、かなり高い電力レベルにて、例えば、ほぼ８０ワットで操作することができる。

本発明の代替実施形態を図１２〜１９に示す。図１２は代替放射線アプリケータ１２０２の分解斜視図である。示されたように、アプリケータ１２０２は、内側または中央伝導体１２１０を囲う絶縁体１２０８を囲う外側伝導体１２０６を有する同軸ケーブル１２０４を含む。アプリケータ１２０２はさらにフェルール１２１２を含む。フェルール１２１２は略チューブ状形状で、それを通る開口を規定し、第一および第二の端部１２１２ａ、１２１２ｂを有する。フェルール１２１２もまた３つの部分またはセクションを有する。フェルール１２１２の第一のセクション１２１４は、同軸ケーブル１２０４の外側伝導体１２０６上に嵌合するようなサイズの内径を有する。フェルール１２１２の第二のセクション１２１６は、同軸ケーブル１２０４の絶縁体１２０８上に嵌合するサイズである内径を有する。第二のセクション１２１６は、このようにして、フェルール１２１２内部の周りの環状表面またはフランジ（図示せず）を規定する。第二のセクション１２１６の外径は、好ましくは、第一のセクション１２１４の外径よりも大きく、それにより、フェルール１２１２の外側の周りの段またはフランジを規定する。フェルール１２１２の第三のセクション１２１８はまた、同軸ケーブル１２０４の絶縁体１２０８の周りに嵌合するサイズの内径を有する。第三のセクション１２１８は、第二のセクション１２１６の外径よりも小さな外径を有する。第三のセクション１２１８は、このようにして、外側円筒状表面またはスリーブを規定する。

アプリケータ１２０２は、さらに、スペーサ１２２０を含む。スペーサ１２２０は、好ましくは、同軸ケーブル１２０４の内側伝導体１２１０を受け取るサイズの中央穴１２２２を持ち、形状が円筒状である。スペーサ１２２０の外径は、好ましくは、フェルール１２１２の第三のセクション１２１８の外径にマッチする。アプリケータ１２０２は、同調素子１２２４および先端１２２６も含む。ディスク形状であってよい同調素子１２２４は、同軸ケーブル１２０４の内側伝導体１２１０の周りに嵌合するサイズの中央穴１２２８を有する。先端１２２６は、開いた端部１２３０および閉じた端部１２３２を有する中空の細長い部材である。閉じた端部１２３２は、トロカール点またはブレードのようなカッティングエレメントに形成されて、組織を切断する、または刺すことができる。アプリケータ１２０２は剛性スリーブ１２３４も含む。スリーブ１２３４は、同軸ケーブル１２０４の外径よりもわずかに大きな内径を有する。後に記載するように、環状空間は、それにより、同軸ケーブル１２０４の外側表面およびスリーブ１２３４の内側表面の間に規定される。スリーブ１２３４は、さらに、スリーブを通って延びる１つ以上の排出穴１２３６を含む。

図１３〜１８は、アプリケータ１２０２の好ましい組立てシーケンスを示す。図１３に示すように、同軸ケーブル１２０４を、外側伝導体１２０６の端部１２０６ａを超えて延びる絶縁体１２０８の長さ「ｍ」、および絶縁体１２０８の端部１２０８ａを超えて延びる内側伝導体１２１０の長さ「ｌ」があるようにトリミングする。フェルール１２１２は露出した内側伝導体１２１０の上を、および露出した絶縁体１２０８の上をスライドし、従って、第一のセクション１２１４は外側伝導体１２０６を囲い、第二および第三のセクション１２１６、１２１８は絶縁体１２０８の露出した部分を囲う。フェルール１２１２の第二のセクション１２１６上に形成された内側表面またはフランジは外側伝導体１２０６の端部１２０６ａに当接し、それにより、フェルール１２１２が同軸ケーブル１２０４までさらにスライドするのを停止させる。フェルール１２１２は、好ましくは、フェルール１２１２を同軸ケーブル１２０４の外側伝導体１２０６に半田付けするなどして、同軸ケーブル１２０４に固定して付着させる。好ましい実施形態において、フェルール１２１２の第三のセクション１２１８は、図１４中のダッシュ線によって示されるように露出した絶縁体１２０８の端部１２０８ａを通って延びる。

次に、スペーサ１２２０は内側伝導体１２１０の露出した部分上をスライドし、フェルール１２１２の第二の端部１２１２ｂと接触するようにされる。好ましい実施形態において、スペーサ１２２０はフェルール１２１２または内側伝導体１２１０に固定して付着されない。スペーサ１２２０は、内側伝導体１２１０の小さな部分１２１０ａ（図１５）が露出したままとなるようなサイズである。次いで、同調素子１２２４は内側伝導体１２１０のこの残りの露出した部分１２１０ａ上をスライドする。同調素子１２２４は、好ましくは、例えば、半田付けによって、内側伝導体１２１０に固定的に付着される。同調素子１２２４は、フェルール１２１２と協働することによって、スペーサ１２２０を所定の位置に保持する。

同調素子１２２４が所定の位置となれば、次の工程は図１６に示したように先端１２２６を取り付けることである。先端１２２６の開いた端部１２３０は同調素子１２２４、スペーサ１２２４、およびフェルール１２１２の第三のセクション１２１８上をスライドする。先端１２２６の開いた端部１２３０はフェルール１２１２の第二のセクションまたは段１２１６に当接する。先端１２２６は、好ましくは、例えば、ボンディングによってフェルール１２１２に固定的に付着される。先端１２２６が所定の場所となれば、次の工程はスリーブ１２３４を取り付けることである（図１７）。スリーブ１２３４は同軸ケーブル１２３４の上、およびフェルール１２１２の第一のセクション１２１４上をスライドする。スリーブ１２３４は先端１２２６に対向するフェルール１２１２中の段１２１６に当接する。

当業者であれば、アプリケータ１２０２を異なる方法で、または異なる順序で組立てることができるのを理解するであろう。

図１８に示すように、組立てに際し、先端１２２６、フェルール１２１２の第二のセクション１２１６およびスリーブ１２３４は、全て、好ましくは、同一の外径を有し、それにより、アプリケータ１２０２に平滑な外側表面を与える。

好ましくは、スリーブ１２３４はステンレス鋼から形成され、フェルール１２１２は金メッキした銅から形成される。先端１２２６およびスペーサ１２２０は誘電体材料から形成される。例示的実施形態において、先端１２２６およびスペーサ１２２０は、２５の誘電定数を有する、英国スタフォードシャー、ストーク・オン・トレントのＤｙｎａｍｉｃ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｌｔｄ．から商業的に入手可能なＴｅｃｈｎｏｘなるブランドのセラミック材料のようなイトリウム安定化ジルコニアから形成される。先端１２２６には、さらに、接着のためのポリイミドアンダーコート層のような複合コーティング、およびその非粘着特性のためのパラリンオーバーコート層を設けてもよい。別法として、シリコーンまたはいくつかの他の適当な材料をパラリンの代わりに用いることができる。複合コーティングを、先端に適応することに加えて、フェルールおよびステンレス鋼スリーブの少なくとも一部にやはり適応してもよい。

当業者であれば、代替材料を放射線アプリケータ１２０２の構築で用いてもよいことを理解するであろう。

図１９は、放射線アプリケータ１２０２の模式的部分断面図である。示されるように、フェルール１２１２の第一のセクション１２１４の少なくとも部分を上に置き、外側伝導体１２０６に付着させる。絶縁体１２０８はフェルール１２１２の内側を部分的に通って延びる。特に、絶縁体１２０８の端部１２０８ａは、フェルール１２１２の第二の端部１２１２ｂから所定の距離だけ逆に設ける。内側伝導体１２１０はフェルール１２１２を通って、それを超えて完全に延びる。スリーブ１２３４はフェルール１２１２の第一のセクション１２１４の上をスライドし、それに結合される。示したように、スリーブ１２３４の内径は同軸ケーブル１２０４の外径よりも大きく、それにより、同軸ケーブル１２０４の外側およびスリーブ１２３４の内側の間の環状空間１２３８を規定する。生理食塩水のような冷却流体を、矢印Ａによって示されるように、この環状空間１２３８を通ってポンプ送液する。冷却流体は、放射線をアプリケータ１２０２に供給する同軸ケーブルから熱を吸収する。次いで、矢印Ｂによって示されるように、冷却流体はスリーブ１２３４中の穴１２３６を通って排出される。

好ましい実施形態において、穴１２３６は、排出された冷却流体が、放射線アプリケータ１２０２によって加熱されている組織のその部分に入らないように、先端１２２６の閉じた端部１２３２の背後に十分遠く置かれる。その代わり、排出された冷却流体は好ましくは、この加熱された領域の外側の組織を灌流する。治療すべき組織に依存して、先端１２２６の閉じた端部１２３２および穴１２３６の間の適当な距離はほぼ３０ｍｍとしてもよい。

スペーサ１２２０の第一の端部１２２０ａは、フェルール１２１２の第二の端部１２１２ｂに当接し、他方、スペーサ１２２０の第二の端部１２２０ｂは同調素子１２２４に当接する。従って、一般に１２４０で示される空間は、絶縁体の端部１２０８ａおよびフェルールの第二の端部１２１２ｂの間のフェルール１２１２内に規定される。例示的実施形態において、この空間１２４０は空気で満たされる。当業者であれば、該空間は固体誘電体のような他の材料を満たしてもよく、あるいはそれは排気して、真空を形成してもよいことを理解するであろう。先端１２２６の内側表面は、好ましくは、先端１２２６の内部表面に沿って形成されたギャップがないように、同調素子１２２４、スペーサ１２２０、およびフェルール１２１２の第三のセクション１２１８の形状に適合する。

前記で示したように、放射線アプリケータ１２０２の操作は、電流が、先端１２２６の誘電体材料内に包まれた、フェルール１２１２の第三のセクション１２１８の外側表面に誘導されるようにする。この誘導された電流の結果、フェルール１２１２のこの表面から放射されるマイクロ波エネルギーがもたらされ、それにより、ダイポールの１つのアームを形成する。フェルール１２１２を超えて延びる内側伝導体１２１０のセクションはダイポールの他のアームである。ダイポールの２つのアームに一緒に対応する、フェルール１２１２を超えて延びる内側伝導体１２１０の長さ、およびフェルール１２１２の第三のセクション１２１８の長さの双方は、例示的実施形態においてはほぼ６ｍｍである誘電体先端１２２６における波長のほぼ１／４となるように選択される。それにも拘わらず、当業者であれば、組織誘電率、同調素子の作用などのような他の因子はダイポールのアームの最後の長さに影響することを理解するであろう。例えば、例示的実施形態においては、２つのアームは長さがほぼ５ｍｍである。

同調素子１２２４は、さらに、フェルールの第二のセクションまたは段１２１６と協働して、ダイポールの２つのアームによって発せられる放射線をバランスさせる。特に、同調素子１２２４および段１２１６のサイズおよび形状は、フェルールの開口におけるケーブルに向けて逆に反射したマイクロ波電力のコヒーレント合計が最小となるように選択される。そのような設計最適化を行うための技術は関連分野の当業者に良く知られている。

使用において、放射線アプリケータ１２０２は、図１のアプリケータ１０２と関連して前記したのと同様にしてマイクロ波放射線の源に付着させる。同軸ケーブルもまた、前記したのと同様に冷却流体の源に付着させる。本発明では、治療手法で用いるべきアプリケータのために必要な堅さおよび機械的強度を供するのは、協働する誘電体先端、フェルールおよびステンレス鋼スリーブである。アプリケータはその強度のいずれかのために同軸ケーブルに依拠しない。その代わり、ほとんど剛性を有しないか、または全く剛性を有しないフレキシブルな同軸ケーブルを、本発明の放射線アプリケータで用いることができよう。

前述したのは、本発明の例示的実施形態の詳細な記載であった。その精神および範囲を逸脱することなく、種々の修飾および付加をなすことができる。例えば、本明細書中に記載された材料は限定的なものではなく、記載されたシステムおよび方法のいずれの構成要素についてもいずれかの許容される材料を使用することができる。加えて、種々の構成要素の形状に対して修飾をなすことができる。したがって、この記載は例としてのみ採用され、さもなければ本発明の範囲を限定するものではないことを意味する。

本発明の１つの実施形態による放射線アプリケータの模式的部分断面図である。 軸方向断面図を示す。 図１の放射線アプリケータの照射先端の端部上昇を示す。 図１の放射線アプリケータのチューブの部分横方向断面を示す。 横方向断面を示す。 図１の放射線アプリケータのチューニングワッシャの軸方向断面を示す。 軸方向断面を示す。 図１の放射線アプリケータのフェルールの端部上昇を示す。 軸方向断面を示す。 図１の放射線アプリケータに付着させることができるハンドルセクションの横方向断面を示す。 図１の放射線アプリケータのチューブを通る同軸ケーブルの部分を示す。 図１の放射線アプリケータについての周波数に対するＳ１１のプロットである。 Ｅ場分布を示す、および図９Ｂは使用において図１の放射線アプリケータの周りのＳＡＲ値を示す。 図１の放射線アプリケータの好ましい順次の組立てを示す。 図１の放射線アプリケータの好ましい順次の組立てを示す。 図１の放射線アプリケータの好ましい順次の組立てを示す。 図１の放射線アプリケータの好ましい順次の組立てを示す。 図１の放射線アプリケータの好ましい順次の組立てを示す。 図１の放射線アプリケータを使用する治療システムを示す。 本発明のもう１つの実施形態の分解斜視図である。 図１２の放射線アプリケータの好ましい順次の組立てを示す。 図１２の放射線アプリケータの好ましい順次の組立てを示す。 図１２の放射線アプリケータの好ましい順次の組立てを示す。 図１２の放射線アプリケータの好ましい順次の組立てを示す。 図１２の放射線アプリケータの好ましい順次の組立てを示す。 図１２の放射線アプリケータの好ましい順次の組立てを示す。 図１２の放射線アプリケータの模式的部分断面図である。

Claims (15)

1. 組織へマイクロ波放射線を発するためのダイポールマイクロ波アプリケータであって、
   端部を有する外側伝導体；
   前記外側伝導体内に設けられ、かつ前記外側伝導体の端部を超えて外側に延びるセクションを含む内側伝導体；
   前記外側伝導体の端部に設けられ、かつ前記内側伝導体の外側に延びるセクションの部分を囲うスリーブ部分を有するフェルール；および
   前記フェルールの前記スリーブ部分、および前記内側伝導体の外側に延びるセクションを囲う誘電体先端；
   を含み、
   それにより、前記フェルールの前記スリーブ部分および前記内側伝導体の前記外側に延びるセクションの少なくとも部分は前記ダイポールマイクロ波アプリケータの対応するアームとして動作することを特徴とする前記組立体。
2. さらに、前記誘電体先端内に設けられた誘電体スペーサを含み、前記誘電体スペーサは前記フェルールの前記スリーブ部分を超えて延びる前記内側伝導体の少なくとも部分を囲う請求項１記載のダイポールマイクロ波アプリケータ。
3. 前記フェルールが、前記外側伝導体の端部に付着された第一の端部を有する請求項１または２記載のダイポールマイクロ波アプリケータ。
4. さらに、前記誘電体先端内に設けられ、かつ前記内側伝導体の端部に付着された同調素子を含む請求項１、２または３記載のダイポールマイクロ波アプリケータ。
5. 前記フェルールが、さらに、スリーブ部分に隣接する段を含み、
   前記同調素子および段が協働して、前記ダイポールマイクロ波アプリケータの対応するアームをバランスさせる請求項４記載のダイポールマイクロ波アプリケータ。
6. 前記同調素子が実質的にディスク形状である請求項５記載のダイポールマイクロ波アプリケータ。
7. さらに、前記フェルールに隣接し、かつ前記外側伝導体の少なくとも部分を囲み、かつ前記部分から間隔が設けられて、前記外側伝導体および剛性スリーブの間の空間を規定する前記剛性スリーブを含む請求項５または６記載のダイポールマイクロ波アプリケータ。
8. １つ以上の穴が前記剛性スリーブを通って延び、前記１つ以上の穴は前記剛性スリーブ内の前記空間から前記剛性スリーブの外側の領域への流体連絡路を供する請求項７記載のダイポールマイクロ波アプリケータ。
9. 前記フェルールが銅から形成され、
   前記先端がイトリウム安定化ジルコニアから形成された先行する請求項のいずれかに記載のダイポールマイクロ波アプリケータ。
10. 前記スリーブがステンレス鋼から形成され、
    前記フェルールが銅から形成され、
    前記先端がイトリウム安定化ジルコニアから形成された請求項８記載のダイポールマイクロ波アプリケータ。
11. ほぼ２．４５ギガヘルツ（ＧＨｚ）の周波数、および８０ワットまでの電力レベルにおけるマイクロ波エネルギーを前記アプリケータに適用する先行する請求項のいずれかに記載のダイポールマイクロ波アプリケータ。
12. さらに、前記外側伝導体および前記内側伝導体の間に設けられた絶縁体を含み、
    前記スペーサは前記フェルールのスリーブの端部に当接し、前記絶縁体は前記スリーブ内で終わって、前記内側伝導体の周りで前記フェルールのスリーブ内にギャップを規定する請求項２、またはそれに従属するいずれかの請求項記載のダイポールマイクロ波アプリケータ。
13. 前記ギャップが空気で満たされた請求項１０、またはそれに従属するいずれかの請求項記載のダイポールマイクロ波アプリケータ。
14. 前記誘電体先端が、前記フェルール中の前記段に当接する開いた端部、および前記開いた端部に対向する閉じた端部を有し、
    前記閉じた端部は切断または刺す組織の１つのために構成された請求項５、またはそれに従属するいずれかの請求項記載のダイポールマイクロ波アプリケータ。
15. 前記誘電体先端および前記フェルールの少なくとも一方がポリイミドの内側層およびパラリンの外側層で被覆された先行する請求項のいずれかに記載のダイポールマイクロ波アプリケータ。