JP2010029663A - 位相制御チャネルを備える組織焼灼システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、複数のチャネルを介してエネルギーを組織に印加するためのシステムに関する。
【解決手段】エネルギー供給源に接続するように適合されるコントローラであって、コントーラは、各チャネルにおける電気信号間の位相関係を制御するように構成される、コントローラと、エネルギー送達デバイスの数Ｎであって、Ｎは１より大きい整数であり、各エネルギー送達デバイスは、チャネルのうちの対応する１つを介してコントローラに動作可能に連結される、エネルギー送達デバイスとを含む、システム。
【選択図】図１

Description

（背景）
（１．技術分野）
本開示は、組織にエネルギーを提供する装置および方法に関し、より具体的には、焼灼プローブを利用したデバイスおよび電磁放射線送達手順、ならびに組織への電磁放射線の送達を制御する方法に関する。

（２．関連技術の議論）
ある種の疾患の治療には、悪性腫瘍の破壊が必要である。腫瘍細胞を加熱し破壊するために電磁放射線を使用することができる。治療は、癌性腫瘍が特定された組織内への焼灼プローブの挿入を含む。プローブが配置されると、プローブを通して電磁エネルギーを周辺組織に与える。

癌等の疾患の治療において、ある種の癌細胞は、通常、健康な細胞に有害な温度より若干低い高温で変性することが判明している。発熱療法等の既知の治療方法は、電磁放射線を使用して、隣接する健康細胞を不可逆的な細胞破壊が生じる温度未満に維持しながら、４１℃を超える温度まで疾患細胞を加熱する。これらの方法は、組織を加熱、焼灼、および／または凝固させるための電磁放射線の印加を含む。これらの方法を行うためにマイクロ波エネルギーが利用される場合もある。電磁放射線を利用して組織を加熱する他の手順もまた、組織の凝固、切断、および／または焼灼を含む。

電磁放射線を利用した電気手術デバイスが、種々の使用および用途のために開発されてきた。種々の組織に対する切断および凝固効果を達成するために高い集中的エネルギーを短期間提供するために使用することができる多くのデバイスが利用可能である。焼灼手順を行うために使用することができるいくつかの異なる種類の装置がある。典型的には、焼灼手順における使用のためのマイクロ波装置は、エネルギー供給源として機能するマイクロ波発生器と、エネルギーを標的組織に誘導するためのアンテナアセンブリを有するマイクロ波手術器具とを含む。マイクロ波発生器および手術器具は、典型的には、マイクロ波エネルギーを発生器から器具に伝送するため、ならびに器具と発生器との間の制御、フィードバック、および識別信号の通信のための複数の導体を有するケーブルアセンブリにより、動作可能に連結される。

マイクロ波エネルギーは、典型的には、組織を貫通することができるアンテナアセンブリを介して印加される。モノポールおよびダイポールアンテナアセンブリ等、いくつかの種類のアンテナアセンブリが知られている。モノポールおよびダイポールアンテナアセンブリにおいて、マイクロ波エネルギーは、概して、導体の軸から離れる方向に垂直に放射される。モノポールアンテナアセンブリは、マイクロ波エネルギーを伝送する単一の細長い導体を含む。典型的なダイポールアンテナアセンブリは、２つの細長い導体を有し、これらは線状に配列され、かつ互いに対して端と端を接して配置され、その間に電気絶縁体が設置されている。各導体は、マイクロ波エネルギーの波長の長さの約１／４となることができ、これにより２つの導体の合計の長さが、マイクロ波エネルギーの波長の約１／２となる。特定の手順の間、マイクロ波エネルギーが周辺組織内に放射する程度を評価することが困難となる可能性があり、そのために、焼灼されるであろう周辺組織の面積または体積を決定することが困難となる。

（概要）
本開示は、複数のチャネルを介してエネルギーを組織に印加するシステムに関する。システムは、エネルギー供給源に接続するように適合されるコントローラであって、各チャネルにおける電気信号間の位相関係を制御するように構成されるコントローラと、いくつかのエネルギー送達デバイスであって、各エネルギー送達デバイスは、チャネルのうちの対応する１つを介してコントローラに動作可能に連結されるエネルギー送達デバイスとを含む。

本開示の別の例示的実施形態によれば、Ｎ個のチャネルを介してエネルギーを組織に印加するシステムであって、Ｎは１を超える整数であるシステムは、Ｎ個のチャネルでの伝送のための電気信号を生成する少なくとも１つのエネルギー供給源と、該少なくとも１つのエネルギー供給源と連結される位相監視および調整モジュールであって、Ｎ個の出力と、Ｎ個のチャネルの各々での電気信号の位相を、他のＮ−１個のチャネルに対して所定の位相関係に調整するためのＮ個の位相変換器とを含む、位相監視および調整モジュールと、各々がそれぞれ、Ｎ個のチャネルのうちの対応する１つを介して、位相監視および調整モジュールのＮ個の出力のうちの対応する１つに、動作可能に連結されるＮ個のエネルギー送達デバイスとを含む。

本開示のさらに別の例示的実施形態によれば、エネルギーを標的組織に誘導するための方法が開示され、この方法は、複数のエネルギー送達デバイスを標的組織の一部に配置するステップと、複数の電気信号をエネルギー送達デバイスに、電気信号間の一組の位相関係で複数のチャネル上を伝送するステップと、各エネルギー送達デバイスのエネルギー誘導要素から標的組織までエネルギーを印加するステップとを含む。

本開示の位相制御されたチャネルを備える組織焼灼システムの目的および特徴は、添付の図面を参照してその種々の実施形態を読めば、当技術分野における当業者に容易に明らかとなる。

例えば、本発明は、以下を提供する。

（項目１）
エネルギー供給源に接続するように適合されるコントローラであって、該コントローラは複数のチャネルにおける電気信号間の位相関係を制御するように構成される、コントローラと、
エネルギー送達デバイスの数Ｎであって、Ｎは１より大きい整数であり、各エネルギー送達デバイスは該チャネルのうちの対応する１つを介して該コントローラに動作可能に連結される、エネルギー送達デバイスの数Ｎと
を備える、電気手術システム。

（項目２）
上記コントローラはＮ方向の電力スプリッタを備え、該Ｎ方向の電気スプリッタは入力ポートとＮ個の出力ポートとを有し、該入力ポートは上記エネルギー供給源に動作可能に連結され、そして、該Ｎ個の出力ポートは上記Ｎ個のエネルギー送達デバイスに動作可能に連結される、上記項目のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目３）
上記Ｎ方向の電力スプリッタは、＋／−４５度未満の位相平衡を維持しながら、上記Ｎ個の出力ポートにおいて実質的に等しい電力分離を提供する、上記項目のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目４）
上記Ｎ個のエネルギー送達デバイスを前力スプリッタの上記Ｎ個の出力ポートに電気的に連結するためのＮ個の伝送線路をさらに備え、各伝送線路は実質的に等しい長さを有する、上記項目のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目５）
長さは、電気的長さおよび物理的長さのうちの１つである、上記項目のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目６）
電気的長さは、波長、ラジアン、または度によって表される、上記項目のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目７）
上記コントローラは、＋／−４５度未満の位相平衡を維持しながら、電力制御を提供するように互いに対して位相平衡された、複数の増幅器を備える、上記項目のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目８）
上記エネルギー送達デバイスを、上記増幅器のうちの対応する１つにそれぞれ電気的に連結する複数の伝送線路をさらに備え、各伝送線路は実質的に等しい長さを有する、上記項目のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目９）
長さは、電気的長さおよび物理的長さのうちの１つである、上記項目のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目１０）
電気的長さは、波長、ラジアン、または度によって表される、上記項目のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目１１）
上記エネルギー供給源は、マイクロ波エネルギー供給源である、上記項目のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目１２）
各エネルギー送達デバイスは、マイクロ波エネルギーを送達するための少なくとも１つのマイクロ波アンテナを含む、上記項目のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目１３）
Ｎ個のチャネルを介してエネルギーを送達する電気手術システムであって、Ｎは１より大きい整数であり、
該Ｎ個のチャネルでの伝送のための電気信号を生成する少なくとも１つのエネルギー供給源と、
該少なくとも１つのエネルギー供給源に連結される、位相監視および調整モジュールであって、Ｎ個の出力と、該Ｎ個のチャネルの各々での電気信号の位相を他のＮ−１個のチャネルに対して所定の位相関係に調整するＮ個の位相変換器とを含む、位相監視および調整モジュールと、
Ｎ個のエネルギー送達デバイスであって、各々がそれぞれ、該Ｎ個のチャネルのうちの対応する１つを介して、該位相監視および調整モジュールの該Ｎ個の出力のうちの対応する１つに動作可能に連結される、Ｎ個のエネルギー送達デバイスと
を備える、システム。

（項目１４）
上記位相監視および調整モジュールは、＋／−４５度未満の位相平衡を維持しながら、上記Ｎ個の出力において実質的に等しい電力を提供する、上記項目のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目１５）
上記Ｎ個のエネルギー送達デバイスを上記位相監視および調整モジュールの上記Ｎ個の出力に電気的に連結するＮ個の伝送線路をさらに備え、各伝送線路は実質的に等しい長さを有する、上記項目のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目１６）
長さは、電気的長さおよび物理的長さのうちの１つである、上記項目のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目１７）
電気的長さは、波長、ラジアン、または度によって表される、上記項目のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目１８）
上記位相監視および調整モジュールは、上記Ｎ個のチャネルの各々での上記電気信号の位相を監視する複数の位相監視ユニットをさらに含む、上記項目のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目１９）
エネルギーを標的組織に誘導するための方法であって、
複数のエネルギー送達デバイスを該標的組織の一部に配置するステップと、
複数のチャネルでの複数の電気信号を、該電気信号間の一組の位相関係において、該エネルギー送達デバイスに伝送するステップと、
各エネルギー送達デバイスのエネルギー誘導要素から該標的組織にエネルギーを印加するステップとを含む、方法。

（項目２０）
上記一組の位相関係は、各チャネルでの上記電気信号間の＋／−４５度未満の位相平衡として定義される、上記項目のうちのいずれか１項に記載の方法。

（項目２１）
上記エネルギーは、マイクロ波エネルギーである、上記項目のうちのいずれか１項に記載の方法。

（開示の摘要）
複数のチャネルを介してエネルギーを組織に印加するシステムは、エネルギー供給源に接続するように適合されるコントローラであって、コントーラは各チャネルにおける電気信号間の位相関係を制御するように構成される、コントローラと、いくつかのエネルギー送達デバイスであって、各エネルギー送達デバイスは、チャネルのうちの対応する一つを介してコントローラに動作可能に連結される、エネルギー送達デバイスとを含む。

図１は、本開示の例示的実施形態による、組織を治療するための電気手術システムの概略図である。 図２は、本開示の例示的実施形態による、組織を治療するための電気手術システムの概略図である。 図３は、本開示の例示的実施形態による、組織を治療するための電気手術システムの概略図である。 図４は、本開示の例示的実施形態による、組織を治療するための電気手術システムの概略図である。 図５は、本開示の例示的実施形態による、プローブ間における電力吸収および２つのワイヤの定常波挙動を示す、図式的に説明した図である。 図６は、本開示の例示的実施形態による、アンテナシャフト間およびその表面に向かう異相励起の熱効果を示す、生体組織画像の図式的に説明した図である。 図７は、本開示の例示的実施形態による、アンテナシャフト間およびその表面に向かう同相励起の熱効果を示す、生体組織画像を図式的に説明した図である。 図８は、本開示の例示的実施形態による、エネルギーを標的組織に誘導するための方法を説明している工程図である。

以下において、添付の図面を参照して、本開示の位相制御されたチャネルを備える組織焼灼システムの例示的実施形態を説明する。類似の参照番号は、図の説明を通して同様または同一の要素を指す場合がある。本明細書で使用される場合、「マイクロ波」という用語は、概して、３００メガヘルツ（ＭＨｚ）（３ｘ１０^８サイクル／秒）から３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）（３ｘ１０^１１サイクル／秒）までの範囲の周波数の電磁波を指す。本明細書で使用される場合、「伝送線路」という語句は、概して、１つの点から別の点への信号の伝播に使用することができる任意の伝送媒体を指す。

本開示の種々の例示的実施形態は、組織を治療する電気手術システムおよび電磁放射線の組織への送達を制御する方法を提供する。例示的実施形態は、マイクロ波周波数または他の周波数において電磁放射線を使用して行うことができる。本開示の種々の例示的実施形態による組織を治療する電気手術システムは、＋／−４５度未満の位相平衡を維持しながら、位相制御されたマイクロ波電力を複数の電気手術デバイスに送達する。本開示の例示的実施形態を行うための、焼灼プローブ等の電気手術デバイスは、直接組織中に挿入されてもよく、静脈、針、もしくはカテーテル等の管腔を通して挿入されてもよく、臨床医により手術中に体内に設置されてもよく、または、他の好適な方法もしくは当技術分野において知られた手段により体内に配置されてもよい。以下に説明する種々の例示的方法は、標的組織のマイクロ波焼灼および完全な破壊を目標としているが、心臓組織内に電気刺激を伝導することの防止等のために、電磁放射線の送達を制御する例示的方法が、標的組織が部分的に破壊または損傷される他の療法によって使用され得ることを理解されたい。

図１は、本開示の例示的実施形態による、組織を治療する電気手術システムの概略図である。図１を参照すると、電気手術システム１００は、出力信号を生成するための電気手術発生器１２０と、電気手術発生器１２０に連結されたコントローラ１５０と、コントローラ１５０に連結された電気手術器具またはデバイス１３０とを含む。コントローラ１５０は、コントローラ１５０を電気手術発生器１２０上の出力１２４に電気的に接続する伝送線路１０７に連結される。デバイス１３０は、電磁放射線の送達のためのアンテナアセンブリ１３２を含み、アンテナアセンブリ１３２をコントローラ１５０に電気的に接続する伝送線路１０４に連結される。図１にはそのように示されていないが、デバイス１３０は複数のアンテナアセンブリを含んでもよい。

電気手術発生器１２０は、グラフィカルユーザインターフェース１１０およびダイヤル表示器１１２を含む。電気手術発生器１２０は、制御、表示および／または操作のためのノブ、ダイヤル、スイッチ、ボタン、ディスプレイ等の他の入力または出力デバイスを含んでもよい。電気手術発生器１２０は、コントローラ１５０に入力される種々の周波数の複数の出力信号を生成可能であってもよい。本開示の例示的実施形態において、電気手術発生器１２０は、実質的に同一の周波数の複数のマイクロ波信号を生成する。電気手術発生器１２０は、動作時間、電力出力および／または電気手術動作のモード等、臨床医によって選択され得る、電気手術発生器１２０の操作を制御する制御ユニット（図示せず）を含んでもよい。

電気手術システム１００は、電気手術発生器１２０に連結されたフットスイッチ（図示せず）を含んでもよい。作動されると、フットスイッチは電気手術発生器１２０にマイクロ波エネルギーを発生させる。デバイス１３０は、電気手術発生器１０２と通信してエネルギーの送達のためのいくつかの構成オプションを調整する、またはそれらから選択するための、ノブ、ダイヤル、スイッチ、ボタン等（図示せず）を含んでもよい。デバイス１３０上のノブ、ダイヤル、スイッチまたはボタン、および／またはフットスイッチを利用することにより、臨床医は、電気手術発生器１０２の位置にかかわらず、患者Ｐの近くにいながら、電気手術発生器１２０を作動してデバイス１３０にエネルギーを供給することができる。

図１にはそのように示されていないが、電気手術システム１００は、複数の電気手術デバイスによって画定される複数のチャネルと、電気手術デバイスをコントローラ１５０に電気的に接続する複数の伝送線路とを含んでもよい。本開示の例示的実施形態において、コントローラ１５０は、各チャネルの位相を監視し、各チャネルにおける信号の位相を、他のチャネル（複数を含む）に対して所定の位相関係に調整することができる。コントローラ１５０は、複数の信号を、一組の信号間の位相関係でデバイス１３０に提供する。コントローラ１５０は、図１において単独型のモジュールとして描かれているが、コントローラ１５０は、電気手術発生器１２０、デバイス１３０および／または他のデバイスに、完全に、または部分的に統合され得ることを理解されたい。

アンテナアセンブリ１３２は、複数のアンテナおよび／または複数のアンテナ要素を含み、各々がコントローラ１５０の出力信号によって駆動される。アンテナアセンブリ１３２はまた、複数のアンテナ回路を含んでもよく、各々がコントローラ１５０の出力信号によって駆動される。

本開示の例示的実施形態において、アンテナアセンブリ１３２は、典型的には、患者Ｐの組織への直接の挿入または貫通を可能とするように構成されたマイクロ波アンテナである。アンテナアセンブリ１３２は、組織貫通を可能とするように軸方向に剛性であってもよい。アンテナアセンブリ１３２は、身体に対して最小限に侵襲的となるように十分に直径が小さく、これは身体に対してより侵襲的な貫通に必要とされるような、患者Ｐについての前処理を削減することができる。アンテナアセンブリ１３２は、直接組織中に挿入されるか、例えば、静脈、針、もしくはカテーテル等の管腔を通して挿入されるか、臨床医により手術中に体内に設置されるか、または、他の好適な方法もしくは当技術分野において知られた手段により体内に配置される。

図２は、本開示の別の例示的実施形態による、組織を治療する電気手術システムの概略図である。図２を参照すると、電気手術システム２００は、マイクロ波周波数出力信号をマイクロ波増幅ユニット２２０に提供するマイクロ波信号源２１０と、マイクロ波増幅ユニット２２０に連結された、位相平衡されたマイクロ波電力スプリッタ２３０と、各々位相平衡されたマイクロ波電力スプリッタ２３０に連結された、第１の、第２の、および第３のマイクロ波焼灼アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂおよび２７０Ｃとを含む。マイクロ波信号源２１０は、マイクロ波増幅ユニット２２０に入力される種々の周波数の複数の出力信号を生成することができる。マイクロ波増幅ユニット２２０は、任意の好適な入力電力および出力電力をも有し得る。

電気手術システム２００において、第１の伝送線路２５０Ａは、第１のアンテナアセンブリ２７０Ａを位相平衡されたマイクロ波電力スプリッタ２３０に電気的に接続して、第１のチャネルを画定し、第２の伝送線路２５０Ｂは、第２のアンテナアセンブリ２７０Ｂを位相平衡されたマイクロ波電力スプリッタ２３０に電気的に接続して、第２のチャネルを画定し、第３の伝送線路２５０Ｃは、第３のアンテナアセンブリ２７０Ｃを位相平衡されたマイクロ波電力スプリッタ２３０に電気的に接続して、第３のチャネルを画定する。第１の、第２のおよび第３の伝送線路２５０Ａ、２５０Ｂおよび２５０Ｃは、各々、１つ以上の電気的に伝導性の要素、例えば電気的に伝導性のワイヤを含んでもよい。

例示的実施形態において、第１の、第２のおよび第３の伝送線路２５０Ａ、２５０Ｂおよび２５０Ｃは、各々、実質的に同一の長さを有し、このことは電気手術システム２００の各チャネルにおける電気信号間の位相関係を維持する。「長さ」は、電気的長さまたは物理的長さを示し得ることを理解されたい。一般に、電気的長さとは、媒体中を伝播する信号の波長に関して伝送媒体の長さを表現したものである。電気的長さは、通常、波長、半径または度という観点から表される。例えば、電気的長さは、伝送媒体中を伝播する電磁波または電気信号の波長の倍数または約数として表現され得る。波長は、ラジアン、または角度の人為的単位、例えば度等で表現されてもよい。位相平衡されたマイクロ波電力スプリッタ２３０は、位相を実質的に維持しながらすべての出力ポートにおいて等しい電力分離を提供する、任意の好適な電力分割器により実装することができる。例えば、位相平衡されたマイクロ波電力スプリッタ２３０は、＋／−４５度未満の位相平衡を維持しながらすべての出力ポートにおいて等しい電力分離を提供する、３方向電力分割器を使用して実装することができる。位相平衡されたマイクロ波電力スプリッタ２３０は、位相および振幅平衡を実質的に維持しながらすべての出力ポートにおいて等しい電力分離を提供する、任意の好適な電力分割器により実装することができる。例えば、ある場合において、位相平衡されたマイクロ波電力スプリッタ２３０は、＋／−１０度未満の位相平衡および１．５ｄＢ未満の振幅平衡を維持しながらすべての出力ポートで等しい電力分離を提供する、３方向電力分割器を使用して実装することができる。

各アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂおよび２７０Ｃは、典型的には、剛性の若しくは湾曲可能な針、または針状の構造の上に配置された複数の電極を含む。アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂおよび２７０Ｃは、各々に対して実質的に平行に、例えば、約５ミリメートル（ｍｍ）離れて配置され、そして、直接組織中に挿入されるか、臨床医によって手術中に体内に設置されるか、または、他の好適な方法によって体内に配置される。図２に示される電気手術システム２００は、３個のマイクロ波焼灼アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂおよび２７０Ｃを含んでいるが、任意の「Ｎ」個のアンテナアセンブリが利用され得ること、および位相平衡されたマイクロ波電力スプリッタ２３０は、位相および振幅平衡を実質的に維持しながら、マイクロ波入力信号を等しい電力の「Ｎ」個の出力信号に分割または分離する、任意の好適な電力分割器によって実装され得ることを理解されたい。

電気手術システム２００は、位相制御されたマイクロ波電力を、３チャネルシステムの各アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂおよび２７０Ｃに送達する。電気手術システム２００は、実質的に同相のマイクロ波電力を各アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂおよび２７０Ｃに送達し、これは、異相プローブよりも効率的な焼灼ツールをもたらし得る。互いに対して焼灼プローブの位相を制御することによって、本開示の例示的実施形態によれば、プローブの間の組織に対して所望の効果が生成される。長細い焼灼線が望ましい切除手順においては、互いに対して１８０度位相がずれているプローブが、組織に対して所望の効果を生成する。同相プローブを使用した焼灼手順においては、本開示の種々の例示的実施形態によれば、異相プローブを用いた場合に表面に向かってアンテナシャフト間を移動し得るエネルギーを低減し得る。

例示的実施形態において、電気手術システム２００は、＋／−４５度未満の位相平衡を維持しながら、位相制御されたマイクロ波電力を各アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂおよび２７０Ｃに送達する。電気手術システム２００は、焼灼手順および／または他の手順を行う上で有用となり得る約９１５ＭＨｚから約５ＧＨｚまでの範囲の動作周波数によって実装される。電気手術システム２００は、任意の適切な範囲の動作周波数によって実装され得ることを理解されたい。

図３は、本開示の例示的実施形態による、組織を治療する電気手術システムの概略図である。図３を参照すると、電気手術システム３００は、マイクロ波周波数出力信号をコントローラ３３０に提供するマイクロ波信号源３１０と、各々コントローラ３３０に連結された、第１の、第２の、および第３のマイクロ波焼灼アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂおよび２７０Ｃとを含む。マイクロ波信号源３１０は、コントローラ３３０に入力される種々の周波数の複数の出力信号を生成することができる。

コントローラ３３０は、互いに対して位相平衡される、第１の、第２のおよび第３のマイクロ波増幅器３２０Ａ、３２０Ｂおよび３２０Ｃを含む。第１の、第２のおよび第３の位相平衡されたマイクロ波増幅器３２０Ａ、３２０Ｂおよび３２０Ｃは、各々、＋／−１０度未満の位相平衡および１．５ｄＢ未満の振幅平衡を維持しながら、等しい電力を送達する。例示的実施形態において、第１の、第２の、および第３の位相平衡されたマイクロ波増幅器３２０Ａ、３２０Ｂおよび３２０Ｃは、各々、＋／−４５度未満の位相平衡を維持しながら、位相制御されたマイクロ波電力を、それぞれのアンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂおよび２７０Ｃに送達する。第１の、第２のおよび第３の位相平衡されたマイクロ波増幅器３２０Ａ、３２０Ｂおよび３２０Ｃは、任意の好適な入力電力および出力電力を有し得る。

電気手術システム３００において、第１の伝送線路３５０Ａは、第１のアンテナアセンブリ２７０Ａを第１の位相平衡されたマイクロ波増幅器３２０Ａに電気的に接続して、第１のチャネルを画定し、第２の伝送線路３５０Ｂは、第２のアンテナアセンブリ２７０Ｅを第２の位相平衡されたマイクロ波増幅器３２０Ｂに電気的に接続して、第２のチャネルを画定し、第３の伝送線路３５０Ｃは、第３のアンテナアセンブリ２７０Ｃを第３の位相平衡されたマイクロ波増幅器３２０Ｃに電気的に接続して、第３のチャネルを画定する。第１の、第２のおよび第３の伝送線路３５０Ａ、３５０Ｂおよび３５０Ｃは、各々、１つ以上の電気的に伝導性の要素、例えば電気的に伝導性のワイヤを含む。例示的実施形態において、第１の、第２のおよび第３の伝送線路３５０Ａ、３５０Ｂおよび３５０Ｃは、各々、実質的に同一の長さを有し、これは電気手術システム３００の各チャネルにおける電気信号間の位相関係を維持する。

図３に示される電気手術システム３００は、３個のマイクロ波焼灼アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂおよび２７０Ｃ、ならびに３個の位相平衡されたマイクロ波増幅器３２０Ａ、３２０Ｂおよび３２０Ｃを含んでいるが、任意のＮ個のアンテナアセンブリおよび任意のＮ個の位相平衡されたマイクロ波増幅器が利用され得ることを理解されたい。

図４は、本開示の別の例示的実施形態による、組織を治療する電気手術システムの概略図である。図４を参照すると、図示された電気手術システム４００は、第１の、第２の、および第３のマイクロ波信号源４１０Ａ、４１０Ｂおよび４１０Ｃと、第１の、第２のおよび第３のマイクロ波増幅器４２０Ａ、４２０Ｂおよび４２０Ｃと、３個の入力４４２Ａ、４４２Ｂおよび４４２Ｃならびに３個の出力４４８Ａ、４４８Ｂおよび４４８Ｃを含むコントローラ４４０と、第１の、第２のおよび第３のマイクロ波焼灼アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂおよび２７０Ｃとを含む、３チャネルシステムである。

第１の、第２のおよび第３のマイクロ波信号源４１０Ａ、４１０Ｂおよび４１０Ｃは、それぞれ、第１の、第２のおよび第３の増幅器４２０Ａ、４２０Ｂおよび４２０Ｃにマイクロ波周波数出力信号を提供する。第１のマイクロ波増幅器４２０Ａは、コントローラ４４０の第１の入力４４２Ａに電気的に連結された出力端子を介して出力信号を提供し、第２のマイクロ波増幅器４２０Ｂは、コントローラ４４０の第２の入力４４２Ｂに電気的に連結された出力端子を介して出力信号を提供し、第３のマイクロ波増幅器４２０Ｃは、コントローラ４４０の第３の入力４４２Ｃに電気的に連結された出力端子を介して出力信号を提供する。第１の、第２のおよび第３の増幅器４２０Ａ、４２０Ｂおよび４２０Ｃは各々、任意の好適な入力電力および出力電力を有し得る。例示的実施形態において、第１の、第２のおよび第３の増幅器４２０Ａ、４２０Ｂおよび４２０Ｃは、互いに対して位相平衡されていてもよく、またそのような場合、コントローラ４４０と、第１の、第２のおよび第３のマイクロ波焼灼アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂおよび２７０Ｃとの間に配置される。

第１の、第２のおよび第３の増幅器４２０Ａ、４２０Ｂおよび４２０Ｃは、図４において単独型のモジュールとして描かれているが、増幅器のうちの１つ以上が、コントローラ４４０に完全に、または部分的に統合され得ることを理解されたい。電気手術システム４００は、第１の、第２の、および第３の増幅器４２０Ａ、４２０Ｂおよび４２０Ｃによらずに、またはそれらを任意に組み合わせて実装することができる。 コントローラ４４０は、第１の、第２のおよび第３の位相変換器４４３Ａ、４４３Ｂおよび４４３Ｃと、第１の、第２のおよび第３の位相監視ユニット４４７Ａ、４４７Ｂおよび４４７Ｃとを含む。第１の位相変換器４４３Ａは、第１の入力４４２Ａと第１の位相監視ユニット４４７Ａとの間に電気的に連結され、第２の位相変換器４４３Ｂは、第２の入力４４２Ｂと第２の位相監視ユニット４４７Ｂとの間に電気的に連結され；第３の位相変換器４４３Ｃは、第３の入力４４２Ｃと第３の位相監視ユニット４４７Ｃとの間に電気的に連結される。第１の位相監視ユニット４４７Ａは、第１の位相変換器４４３Ａと出力４４８Ａとの間に電気的に連結され、第２の位相監視ユニット４４７Ｂは、第２の位相変換器４４３Ｂと出力４４８Ｂとの間に電気的に連結され、第３の位相監視ユニット４４７Ｃは、第３の位相変換器４４３Ｃと出力４４８Ｃとの間に電気的に連結される。

コントローラ４４０は、電気手術システム４００の各チャネルにおける電気信号の所望の位相関係を提供するように、位相変換器４４３Ａ、４４３Ｂおよび４４３Ｃのうちの１つ以上の出力を制御するための、第１の、第２のおよび第３の位相監視ユニット４４７Ａ、４４７Ｂおよび４４７Ｃに連結されたいくつかの処理ユニット（図示せず）を含んでもよい。処理ユニットは、複数のプロセッサおよび／またはマルチコアＣＰＵを含んでもよく、また、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ等、ソフトウェアを実行することができる任意の種類のプロセッサを含んでもよい。

コントローラ４４０は、入力４４２Ａ、４４２Ｂおよび／または４４２Ｃを介して入力された電気信号のそれぞれの位相を比較するための１つ以上の位相検出器（図示せず）を含んでもよい。位相検出器を使用してクロック信号等の基準信号をフィードバック信号と比較することにより、入力された電気信号の比較に基づいて位相調整を行い、電気手術システム４００の各チャネルにおける電気信号間の位相関係を設定することができる。

例示的実施形態において、コントローラ４４０は、位相制御されたマイクロ波電力を出力４４８Ａ、４４８Ｂおよび４４８Ｃを介して、アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂおよび２７０Ｃに送達し、それぞれ入力４４２Ａ、４４２Ｂおよび／または４４２Ｃを介して入力された電気信号の各々の個々の位相とは無関係である。図４に示されるように、第１の伝送線路４５０Ａは、第１のアンテナアセンブリ２７０Ａをコントローラ４４０の出力４４８Ａに電気的に接続して、第１のチャネルを画定し、第２の伝送線路４５０Ｂは、第２のアンテナアセンブリ２７０Ｂをコントローラ４４０の出力４４８Ｂに電気的に接続して、第２のチャネルを画定し、第３の伝送線路４５０Ｃは、第３のアンテナアセンブリ２７０Ｃをコントローラ４４０の出力４４８Ｃに電気的に接続して、第３のチャネルを画定する。第１の、第２のおよび第３の伝送線路４５０Ａ、４５０Ｂおよび４５０Ｃは、各々、１つ以上の電気的に伝導性の要素、例えば電気的に伝導性のワイヤを含む。例示的実施形態において、第１の、第２のおよび第３の伝送線路４５０Ａ、４５０Ｂおよび４５０Ｃは、各々、実質的に同一の長さを有し、これは電気手術システム４００の各チャネルにおける電気信号間の位相関係を維持する。

図５は、本開示の例示的実施形態による、プローブ間における電力吸収および２つのワイヤの定常波挙動を示すシミュレーション結果を図式的に説明した図である。示された結果は、５ｍｍ離れ、各々に対して異相電圧を供給した、並列に配置されたプローブ５７０Ａおよび５７０Ｂをモデル化したシミュレーションに基づく。

図６は、本開示の例示的実施形態による、アンテナシャフト間およびその表面に向かう異相励起の熱効果を示す、生体組織画像を図式的に説明した図である。図６を参照すると、組織画像６００は、上部領域６０２および下部領域６０４に分割される。下部領域６０４は、焼けた領域および周辺の焼灼損傷組織により特徴付けられる。組織画像６００において、焼灼損傷組織は、上部領域６０２内に延在している。

図７は、本開示の例示的実施形態による、アンテナシャフト間およびその表面に向かう同相励起の熱効果を示す、生体組織画像を図式的に説明した図である。図７を参照すると、組織画像７００は、上部領域７０２および下部領域７０４に分割される。下部領域７０４は、焼けた領域および周辺の焼灼損傷組織により特徴付けられる。組織画像６００において、焼灼損傷組織は、上部領域７０２内に延在していない。したがって、組織画像７００に示される同相励起の熱効果は、図６の上部領域６０２に示される異相励起の熱効果と比較して、アンテナシャフトの表面（上部領域７０２）に向かって低減されている。

図８は、本開示の例示的実施形態による、エネルギーを標的組織に誘導する方法を説明する工程図である。図８を参照すると、ブロック８１０において、複数のエネルギー送達デバイスが標的組織の一部の中に配置される。エネルギー送達デバイスは、例えば、図１に関連して説明された本開示の例示的実施形態に従う、デバイス１３０等、任意の好適な電気手術器具またはデバイスを使用して実装することができる。

エネルギー送達デバイスは、組織上の標的部位の一部の中に配置されるか、または組織上の標的部位の一部に隣接して配置される。エネルギー送達デバイスは、直接組織の中に挿入されるか、静脈、針、もしくはカテーテル等の管腔を通して挿入されるか、臨床医によって手術中に体内に設置されるか、または、他の好適な方法もしくは当技術分野において知られた手段によって体内に配置される。エネルギー送達デバイスは、例えば、図２に関連して説明された本開示の例示的実施形態に従う、アンテナアセンブリ２７０Ａ、２７０Ｂおよび２７０Ｃ等、電磁放射線の送達のための任意の好適なアンテナアセンブリをも含む。

ブロック８２０において、複数のチャネル上の複数の電気信号が、電気信号間の一組の位相関係において、エネルギー送達デバイスに伝送される。例えば、電気信号は、図２に関連して説明された本開示の例示的実施形態によるコントローラ２３０、図３に関連して説明された本開示の例示的実施形態によるコントローラ３３０、または、図４に関連して説明された本開示の例示的実施形態によるコントローラ４４０から、エネルギー送達デバイスに伝送され得る。一組の位相関係は、各チャネルでの電気信号間の＋／−４５度未満の位相平衡として定義することができる。

ブロック８３０において、各エネルギー送達デバイスのエネルギー誘導要素からのエネルギーが、標的組織に印加される。例えば、エネルギーは、マイクロ波エネルギーであってもよい。

例示および説明を目的として、添付図面を参照しながら例示的実施形態を説明したが、本発明のプロセスおよび装置は、それにより限定されるとみなされるべきではないことを理解されたい。当技術分野における当業者には、本開示の範囲から逸脱することなく、前述の例示的実施形態に対する種々の修正がなされてもよいことが明らかである。

Claims (18)

1. エネルギー供給源に接続するように適合されるコントローラであって、該コントローラは複数のチャネルにおける電気信号間の位相関係を制御するように構成される、コントローラと、
   エネルギー送達デバイスの数Ｎであって、Ｎは１より大きい整数であり、各エネルギー送達デバイスは該チャネルのうちの対応する１つを介して該コントローラに動作可能に連結される、エネルギー送達デバイスの数Ｎと
   を備える、電気手術システム。
2. 前記コントローラはＮ方向の電力スプリッタを備え、該Ｎ方向の電気スプリッタは入力ポートとＮ個の出力ポートとを有し、該入力ポートは前記エネルギー供給源に動作可能に連結され、そして、該Ｎ個の出力ポートは前記Ｎ個のエネルギー送達デバイスに動作可能に連結される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記Ｎ方向の電力スプリッタは、＋／−４５度未満の位相平衡を維持しながら、前記Ｎ個の出力ポートにおいて実質的に等しい電力分離を提供する、請求項２に記載のシステム。
4. 前記Ｎ個のエネルギー送達デバイスを前力スプリッタの前記Ｎ個の出力ポートに電気的に連結するためのＮ個の伝送線路をさらに備え、各伝送線路は実質的に等しい長さを有する、請求項３に記載のシステム。
5. 長さは、電気的長さおよび物理的長さのうちの１つである、請求項４に記載のシステム。
6. 電気的長さは、波長、ラジアン、または度によって表される、請求項５に記載のシステム。
7. 前記コントローラは、＋／−４５度未満の位相平衡を維持しながら、電力制御を提供するように互いに対して位相平衡された、複数の増幅器を備える、請求項１に記載のシステム。
8. 前記エネルギー送達デバイスを、前記増幅器のうちの対応する１つにそれぞれ電気的に連結する複数の伝送線路をさらに備え、各伝送線路は実質的に等しい長さを有する、請求項７に記載のシステム。
9. 長さは、電気的長さおよび物理的長さのうちの１つである、請求項８に記載のシステム。
10. 電気的長さは、波長、ラジアン、または度によって表される、請求項９に記載のシステム。
11. 前記エネルギー供給源は、マイクロ波エネルギー供給源である、請求項１に記載のシステム。
12. 各エネルギー送達デバイスは、マイクロ波エネルギーを送達するための少なくとも１つのマイクロ波アンテナを含む、請求項８に記載のシステム。
13. Ｎ個のチャネルを介してエネルギーを送達する電気手術システムであって、Ｎは１より大きい整数であり、
    該Ｎ個のチャネルでの伝送のための電気信号を生成するための少なくとも１つのエネルギー供給源と、
    該少なくとも１つのエネルギー供給源に連結される、位相監視および調整モジュールであって、Ｎ個の出力と、該Ｎ個のチャネルの各々での電気信号の位相を他のＮ−１個のチャネルに対して所定の位相関係に調整するためのＮ個の位相変換器とを含む、位相監視および調整モジュールと、
    Ｎ個のエネルギー送達デバイスであって、各々がそれぞれ、該Ｎ個のチャネルのうちの対応する１つを介して、該位相監視および調整モジュールの該Ｎ個の出力のうちの対応する１つに動作可能に連結される、Ｎ個のエネルギー送達デバイスと
    を備える、システム。
14. 前記位相監視および調整モジュールは、＋／−４５度未満の位相平衡を維持しながら、前記Ｎ個の出力において実質的に等しい電力を提供する、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記Ｎ個のエネルギー送達デバイスを前記位相監視および調整モジュールの前記Ｎ個の出力に電気的に連結するＮ個の伝送線路をさらに備え、各伝送線路は実質的に等しい長さを有する、請求項１３に記載のシステム。
16. 長さは、電気的長さおよび物理的長さのうちの１つである、請求項１５に記載のシステム。
17. 電気的長さは、波長、ラジアン、または度によって表される、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記位相監視および調整モジュールは、前記Ｎ個のチャネルの各々での前記電気信号の位相を監視する複数の位相監視ユニットをさらに含む、請求項１３に記載のシステム。

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