JP2011092720A - 焼灼規模を監視するためのシステムおよび方法 - Google Patents

焼灼規模を監視するためのシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

【課題】焼御アルゴリズムを実行するためのマイクロプロセッサを含む電力源を含む、灼規模を監視するためのシステムを提供する。
【解決手段】マイクロ波アンテナ１００は、焼灼域を形成するために、電力源２００から組織にマイクロ波エネルギーを運搬するように構成される。放射検出機器１３０は、マイクロ波アンテナ１００上に操作可能に配置される。放射検出機器１３０は、その焼灼域の半径に対応する電圧を生成するように構成され、そこで、放射検出機器１３０は、電力源２００と関連する少なくとも１つのモジュールと操作的に連通する。所定の閾電圧が焼灼域の半径に対応して測定される場合、少なくとも１つのモジュールが信号を引き起こす。
【選択図】図１Ａ

Description

本開示は、組織の焼灼処置で用いることができるシステムおよび方法に関する。より具体的には、本開示は、実時間における組織の焼灼処置の最中に焼灼規模を監視するためのシステムおよび方法に関する。
癌等の疾患の治療において、特定の種類の癌細胞が昇温（健常細胞に通常は有害な温度よりわずかに低い温度）で変性することが分かっている。一般に温熱治療として知られるこうした種類の治療は、罹患細胞を４１℃超過の温度に加熱するために電磁放射を典型的に利用し、一方で、不可逆的な細胞破壊が起こることのない、より低い温度に隣接する健常細胞を維持する。組織を加熱するために電磁放射を利用する処置としては、組織の焼灼を挙げることができる。
マイクロ波焼灼処置、例えば、月経過多症に対して実施されるもの等の処置は、標的組織を焼灼し、その組織を変性または死滅させるために典型的に行われる。電磁放射療法を利用する多くの処置および多種の機器が、当該技術分野で知られている。このようなマイクロ波療法は、前立腺、心臓、および肝臓等の組織および器官の治療で典型的に用いられる。
１つの非侵襲的処置は一般的に、マイクロ波エネルギーの使用を通じて、皮膚の下にある組織（例えば、腫瘍）の治療を伴う。マイクロ波エネルギーは、皮膚に非侵襲的に浸透し、その下にある組織に達することができる。しかしながら、この非侵襲的処置は、健常組織の不要な加熱をもたらし得る。従って、当該マイクロ波エネルギーの非侵襲的使用は、多大な制御が要求される。
現在、焼灼域の規模を監視するための何種かのシステムおよび方法がある。場合によっては、１種以上のセンサ（または他の適切な機器）が、マイクロ波焼灼機器と操作可能に関連付けられる。例えば、単極アンテナ構成を含むマイクロ波焼灼機器において、細長いマイクロ波導体が、マイクロ波導体の端で露出したセンサと操作的に連通し得る。この種類のセンサは時々、誘電性の軸鞘により包囲される。
典型的には、前述の種類の１つまたは複数のセンサは、マイクロ波焼灼機器が作動しない、すなわち、放射していない場合に機能する（例えば、電力源の出力を制御するための制御装置に帰還を提供する）ように構成される。つまり、前述のセンサは実時間で機能しない。典型的には、センサが、電力源を制御するように構成された制御装置および／または他の１つまたは複数の機器に帰還（例えば、組織温度）を提供している時に、電力源は電力が切れる（またはパルスが止まる）。
本開示は、実時間における焼灼規模を監視するためのシステムを提供する。当該システムは、少なくとも１つの制御アルゴリズムを実行するためのマイクロプロセッサを含む電力源を含む。当該システムは、焼灼域を形成するために、電力源から組織にマイクロ波エネルギーを運搬するように構成されたマイクロ波アンテナを含む。放射検出機器は、マイクロ波アンテナ上に操作可能に配置される。放射検出機器は、焼灼域の半径に対応する電圧を生成するように構成される。放射検出機器は、電力源と関連する少なくとも１つのモジュールと操作的に連通し、所定の閾電圧値が焼灼域の半径に対応して測定される場合、少なくとも１つのモジュールが信号を引き起こす。
本開示は、焼灼処置を実施するために構成された電力源に接続するように適合されたマイクロ波アンテナを提供する。マイクロ波アンテナは、焼灼域を形成するために、電力源から組織にマイクロ波エネルギーを運搬するように構成された放射部を含む。放射検出機器は、マイクロ波アンテナ上に操作可能に配置される。放射検出機器は、焼灼域の半径に対応する電圧を生成するように構成される。放射検出機器は、電力源と関連する１つ以上のモジュールと操作的に連通し、所定の閾電圧が焼灼域の半径に対応して測定される場合、少なくとも１つのモジュールが信号を引き起こす。
１つの具体的な実施形態では、１つ以上のモジュールは、電力源と関連する記憶装置と操作的に連通する、焼灼域の制御モジュールを含む。記憶装置は、マイクロ波アンテナと関連する整流直流電圧を含む、１つ以上のデータ参照表を含む。整流直流電圧は焼灼域の半径に対応する。焼灼制御モジュールは、放射検出機器からの信号が焼灼域の制御モジュールで受信され、隣接する組織に対して最小の損傷を伴う、適切な割合の均一な焼灼域を創出する際、マイクロ波アンテナに運搬されるマイクロ波エネルギーの量を調節するように電力源に指示するように構成される。
一実施形態では、放射検出機器の一部は、マイクロ波アンテナと関連する取手の遠位端に操作可能に配置され、マイクロ波アンテナと関連する心棒の内部分の内側に延在する。
一実施形態では、焼灼域の制御モジュールおよび放射検出機器は、電力源が作動される場合に作動される。代替的には、焼灼域の制御モジュールおよび放射検出機器は、電力源が停止される場合に作動される。一実施形態では、放射検出機器は、心棒の全長に沿って遠位に延在する共振同軸供給装置と電気的に連通する共振器を含む。共振同軸供給装置の遠位端は、マイクロ波アンテナの放射部に隣接して配置され、電力源から組織へのマイクロ波エネルギーの運搬の最中に放射を検出し、整流直流電圧が共振器で生成され、焼灼域の制御モジュールに伝えられるように、共振器の内部に電磁場を誘起するように構成される。銅、銀、および金から成る群から選択される金属から、共振同軸供給装置を作製することができる。１つの具体的な実施形態では、共振器は、当該共振器の内部で電磁場を共振させるための、実質的に密閉した構造である。共振器は一般的に円筒形であり、銅、銀、および金から成る群から選択される金属から作製され得る。
一実施形態では、共振器は、互いに電気的に連通し、互いに電気的に分離された２つの伝導性部分に当該共振器を分割する、通常は周方向の間隙を含む。２つの伝導性部分は、一対の伝導鉛を介して焼灼域の制御モジュールと電気的に連通する。１つ以上のダイオードがその間隙の全体にわたって延在し、共振器の２つの伝導性部分のそれぞれと操作可能に連結する。１つ以上のダイオードは、共振器の内部の電磁場に対応する整流直流電圧を生み出すように構成される。
一実施形態では、共振同軸供給装置と心棒との間における電気的短絡を防ぐために、心棒とその共振同軸供給装置との間に誘電性被覆を配置することができる。
一実施形態では、球形である焼灼域を生み出すように、マイクロ波アンテナを構成することができる。
一実施形態では、楕円形である焼灼域を生み出すように、マイクロ波アンテナを構成することができる。
本開示は、焼灼を受ける組織の温度を監視するための方法も提供する。当該方法は、組織の焼灼域を形成するために、電力源からマイクロ波アンテナにマイクロ波エネルギーを伝達する最初のステップを含む。当該方法の一ステップとしては、組織の焼灼域が形成する際に、マイクロ波アンテナと関連する複合交流抵抗を測定することが挙げられる。当該方法の一ステップとしては、マイクロ波アンテナで所定の整流直流電圧に達する場合、制御信号を電力源に伝えることが挙げられる。電力源からそのマイクロ波アンテナへのマイクロ波エネルギーの量を調節することは、当該方法の別のステップである。
本開示の上述および他の態様、特徴、および利点は、以下の添付図面と併用すれば、以下の発明を実施するための形態に鑑みてより明白になるだろう。
本開示の一実施形態による、焼灼規模を監視するためのシステムの斜視図である。 本開示の別の実施形態による、焼灼規模を監視するためのシステムの斜視図である。 図１Ａで描写されるマイクロ波アンテナの遠位先端の部分切断図である。 図２Ａの線分２Ａ−１に沿った横断面図である。 作動の最中にマイクロ波アンテナと関連し、球形の構成を有する半径方向の焼灼域を例解する、図２Ａで描写されるマイクロ波アンテナの先端の略平面図である。 整流直流電圧（Ｖｄｃ）対時間（ｔ）曲線のグラフ描写である。 作動の最中にマイクロ波アンテナと関連し、楕円形の構成を有する半径方向の焼灼域を例解する、図２Ａで描写されるマイクロ波アンテナの先端の略平面図である。 図１Ａで描写されているシステムを伴う使用のための電力源の機能ブロック図である。 本開示に従う、焼灼を受ける組織の温度を監視するための方法を例解する流れ図である。 本開示の代替の一実施形態による、マイクロ波アンテナの遠位先端の部分切断図である。
ここで開示されるシステムおよび方法の実施形態は、同様の参照番号が同様または同一の要素を特定する作図を参照して詳細に記載される。本明細書で用いられるように、かつ従来のように、用語「遠位（の）」は使用者から最も遠い部分を指し、用語「近位（の）」は使用者に最も近いマイクロ波アンテナの一部を指す。加えて、「上方」、「下方」、「前方」、「後方」などのような用語は、図の位置付けまたは構成部の方向を指し、描写の便宜のためにのみ用いられる。
ここで図１Ａを参照すると、本開示の一実施形態に従う焼灼規模を監視するためのシステムが１０と指定されている。システム１０は、電気外科的電力源、例えば、１つ以上の制御装置３００、および、場合によっては、流体供給ポンプ４０を含むか操作的に連通する、ＲＦおよび／またはマイクロ波（ＭＷ）発生器２００に接続するように適合されるマイクロ波アンテナ１００を含む。簡潔には、マイクロ波アンテナ１００は、細長い心棒１１２と、細長い心棒１１２の内部に操作可能に配置された放射性または伝導性の部分または先端１１４、冷却鞘１２１を有する冷却組立部１２０、取手１１８、冷却流体供給装置１２２と冷却流体回帰装置１２４、および電気外科的エネルギーの接続器１２６を含む。接続器１２６は、マイクロ波アンテナ１００を電気外科的電力源２００、例えば、無線周波数エネルギーおよび／またはマイクロ波エネルギーの発生器または源に接続するように構成され、電気外科的エネルギーをマイクロ波アンテナ１００の遠位部分に供給する。伝導性の先端１１４および細長い心棒１１２は、マイクロ波アンテナ１００の近位端から延在する内部同軸ケーブル１２６ａを介して接続器１２６と電気的に連通し、心棒１１２の内部および伝導性または放射性の先端１１４に隣接して操作可能に配置された放射部１３８に操作的に連結される、内部の伝導体先端を含む（例えば、図２Ａを参照されたい）。当該技術分野で一般的であるように、内部同軸ケーブル１２６ａは、誘電性材料、および、内部の伝導体先端および誘電性材料のそれぞれを包囲する外部の伝導体を含む。マイクロ波アンテナ１００の近位端に配置された接続ハブ（図示せず）は、接続器１２６を内部同軸ケーブル１２６ａに、かつ、冷却流体供給装置１２２と冷却流体回帰装置１２４を冷却組立部１２０に操作可能に連結する。伝導性の先端１１４を経由する（または、場合によって伝導性の先端１１４を有しない）放射部１３８は、無線周波数エネルギー（双極モードまたは単極モードの何れかにある）あるいはマイクロ波エネルギーを標的組織部位に運搬するように構成される。銅、金、銀、または、同様の伝導性値を有する他の伝導性金属を含むが、これらに限定されない適切な伝導性材料から、細長い心棒１１２および伝導性の先端１１４を形成することができる。代替的には、細長い心棒１１２および／または伝導性の先端１１４をステンレス鋼から構成することができ、あるいは、他の材料、例えば、金または銀等の他の伝導性材料で鍍金して、特定の特性を改善し、例えば、伝導性を改善し、エネルギー損失を減少させることなどができる。一実施形態では、伝導性の先端は、細長い心棒１１２から展開可能であり得る。
代替の一実施形態では、図１Ａで例解されるマイクロ波アンテナ５１２を伴う使用のためにシステム１０を構成することができる。簡潔には、マイクロ波アンテナ５１２は、可撓性の同軸ケーブル５１６を通じた制御装置３００を含む発生器２００に連結される。この場合、発生器２００は、約５００ＭＨｚ〜約１０ＧＨｚの操作周波数でマイクロ波エネルギーを提供するように構成される。マイクロ波アンテナ５１２は、供給線２０（または心棒）によりケーブル５１６に接続することができる放射部５１８を含む。より具体的には、マイクロ波アンテナ５１２は、接続ハブ５２２を介してケーブル５１６に連結される。接続ハブ５２２は、鞘５３８と流動的に連通して接続される、出口流体ポート５３０（冷却流体回帰装置１２４のそれと同様）および入口流体ポート５３２（冷却流体供給装置１２２のそれと同様）も含む。鞘５３８は、放射部５１８および供給線５２０を密閉し、ポート５３０および５３２からの冷却剤流体をアンテナ組立部５１２の周辺に供給し循環させることを可能にする。ポート５３０および５３２は、供給ポンプ５３４（流体供給ポンプ４０のそれと同様）にも連結される。マイクロ波アンテナ５１２のより詳細な記載、および当該マイクロ波アンテナと関連する操作的な構成部のために、２００９年３月１０日に出願された、共同所有された米国特許出願第１２／４０１，２６８号に対して参照が行われる。
本開示の残りの部分のために、システム１０と関連する操作的な構成部がマイクロ波アンテナ１００を参照して記載される。
図２を参照すると、放射検出機器１３０は、マイクロ波アンテナ１００、制御装置３００、および／または発生器２００と操作的に連通する。放射検出機器１３０は、焼灼処置と関連する焼灼域「Ａ」の半径「ｒ」に対応する、整流直流電圧Ｖｄｃを生成するように構成される。この目的のために、放射検出機器１３０は、発生器２００と関連する１つ以上のモジュール（例えば、焼灼域の制御モジュール「ＡＺＣＭ３３２」）と操作的に連通する。１つの具体的な実施形態では、所定の整流直流電圧、例えば、Ｖｄｃ５が焼灼域「Ａ」の半径「ｒ」に対応して測定される場合、ＡＺＣＭ３３２は信号を引き起こす（以下により詳細に記載される）。
引き続き図２Ａを参照すると、放射検出機器１３０の構成部がここに記載されている。放射検出機器１３０は、共振同軸供給装置１３４と電気的に連通する共振部１３２を含む。図１Ａおよび２Ａで例解される実施形態では、共振器１３２は、細長い心棒１１２に隣接する取手１１８の内部分の内側に操作可能に配置される。取手１１８の比較的大きい容積（他の構成部、例えば、マイクロ波アンテナ１００と関連する心棒１１２と比較した場合）により、共振器１３２を内部で設計するためのより大きい容積が提供される。さらに、流体冷却式の供給線１２２および回帰線１２４と関連するハブ（例えば、マイクロ波アンテナ５１２と関連するハブ５２２と同様のハブ）は、所定の操作頻度に対して共振器１３２の大きさを縮小するために利用することができる、有用な誘電性充填剤（例えば、塩水、水など）を提供する。
本開示に従い、電磁場が共振器１３２の内部で誘起され、焼灼処置の最中に共振器１３２の内部で共振する。この目的のために、共振器１３２は、適切な割合の寸法を有する、実質的に密閉した構造である。より具体的には、通常は周方向の間隙「ｇ」は、互いに電気的に連通し、互いに電気的に絶縁される、２つの相隔たる伝導性部分１４２および１４４に、（すなわち、伝導性部分１４２と１４４との間における短絡を防止するために）共振器１３２を本質的に分割または分離する。間隙「ｇ」は、２つの伝導性部分１４２と１４４との間に高電位、例えば、Ｖｄｃの場所を提供する。間隙「ｇ」は任意の適切な寸法を有し得る。特定の実施形態では、間隙「ｇ」は共振器１３２を部分的に分割または分離し得る。図１Ａおよび２Ａで例解される実施形態は、通常は円筒形の構成を有する共振器１３２を集合的に画定する伝導性部分１４２および１４４を例解するものの、共振器１３２が任意の適切な構成、例えば、長方形、正方形などを有し得ることは本開示の範囲内である。伝導性部分１４２および１４４の一方または両方は、放射部１３８に操作可能に連結する。より具体的には、伝導性部分１４４の遠位端１３６は、放射部１３８に向かって、内部ケーブル１２６ａを収容する内部給電管１５８の全長に沿って遠位に延在する、共振同軸供給装置１３４に操作可能に連結する（例えば、図２Ａを参照されたい）。図２Ａで例解される実施形態では、内部給電管１５８は、実質的な固定位置にある伝導性部材１４２と１４４および／または共振同軸供給装置１３４を支持する。代替的には、マイクロ波アンテナ１００と関連する１つ以上の構成部（例えば、内壁または他の適切な構造物）は、放射検出機器１３０、または当該マイクロ波アンテナと関連する構成部、例えば、伝導性部分１４２および１４４の一方または両方に操作可能に連結することができる。例えば、放射検出機器１３０の伝導性部分１４２および１４４の一方または両方を、マイクロ波アンテナ１００と関連する内枠に固定することができる。伝導性部分１４２および１４４を含む共振器１３２を、任意の適切な材料から作製することができる。図２Ａで例解される実施形態では、伝導性部分１４２および１４４を含む共振器１３２は、間隙「ｇ」の一点または全体にわたって電圧降下を与えるのに十分な時間の間電磁場が共振器１３２内で共振するように、共振器１３２の内部で電磁場を誘起するための伝導特性を有する１種以上の金属から作製される。より具体的には、伝導性部分１４２および１４４を含む共振器１３２は、銅、銀、金、ステンレス鋼、クロム、および真鍮から成る群から選択される金属から作製される。１つの具体的な実施形態では、伝導性部分１４２および１４４がそれぞれ銅から作製される。
１つ以上の伝導鉛は、共振器１３２と関連する１つ以上の構成部に操作可能に連結し、制御装置３００および／または発生器２００の１つ以上のモジュール、例えば、ＡＺＣＭ３３２の間に電気的な連通を提供する。より具体的には、伝導性部分１４２および１４４は、それぞれの伝導鉛１４６および１４８を介してＡＺＣＭ３３２と電気的に連通する。図２Ａで例解される実施形態では、伝導鉛１４６は、制御装置３００および／または発生器２００の１つ以上のモジュール、例えば、ＡＺＣＭ３３２と関連する正極に接続する。同様に、伝導鉛１４８は、制御装置３００および／または発生器２００の１つ以上のモジュール、例えば、ＡＺＣＭ３３２と関連する負極に接続する。関連技術で知られる任意の適切な固定法、例えば、ハンダ、電気接触器または電気クリップなどを介して、それぞれの伝導性部分１４２および１４４に鉛１４６および１４８を固定することができる。鉛１４６および１４８は、図２Ａで最良に見られるように、内部ケーブル１２６ａと同じ電線供給経路を辿る場合がある。
１つ以上のダイオード１５０（１つのダイオード１５０が選択図に示される）は、間隙「ｇ」の全体にわたって延在し、電場が共振器１３２の内部で誘起される際に、ダイオード１５０の全体にわたり電圧降下を実現することができるように、共振器１３２の２つの伝導性部分１４２および１４４のそれぞれに動作可能に連結する。ダイオード１５０は、共振器１３０の内部での時間「ｔ」における共振電磁場に対応する、整流直流電圧Ｖｄｃを生み出すように構成される（例えば、図３Ｂを参照されたい）。一実施形態では、複数のダイオード１５０（明示せず）は伝導性部分１４２および１４４に動作可能に連結することができ、かつ、全波整流器または半波整流器として機能するようにこれらを構成することができる。ダイオード１５０は、追加の構造的支持を２つの伝導性部材１４２および１４４に与えることができる。つまり、ダイオード１５０は、互いに対して実質的に固定されかつ相隔たる関係に伝導性部分１４２および１４４を保持することを容易にし得る。代替的に、またはそれと組み合わせて、２つの伝導性部分１４２および１４４の間、および間隙「ｇ」に沿った所定の場所に、１つ以上の非伝導性部材、例えば、非伝導性橋（図示せず）を設けることができる。より具体的には、非伝導性橋は、一方の伝導性部分、例えば、伝導性部分１４２から、他方の伝導性部分、例えば、伝導性部分１４４に延在し、互いに対して実質的に固定されかつ相隔たる関係に伝導性部分１４２および１４４を保持する。例えば、高融点を有する熱可塑物等の任意の適切な材料から、非伝導性橋を作製することができる。
共振同軸供給装置１３４は共振器１３２と電気的に連通する。より具体的には、共振同軸供給装置１３４は、伝導性部分１４２および１４４の一方または両方と電気的に連通する。図２Ａで例解される実施形態では、共振同軸供給装置１３４が伝導性部分１４４と電気的に連通する（図２Ａで最良に見られる通り）。上述したように、共振同軸供給装置１３４は、伝導性部材１４４の遠位端１３６から内部給電管１５８に沿って、放射部１３８に向かって遠位に延在する。共振同軸供給装置１３４の遠位端１５６は、マイクロ波アンテナ１００の放射部１３８に全体的に近接して配置され、電磁場が共振器１３２の内部で誘起されるように、発生器２００から組織へのマイクロ波エネルギーの運搬の最中に放射を検出するように構成される。放射を検出し、かつ電磁場を共振器１３２の内部で誘起することができる任意の適切な材料（例えば、金属）から、共振同軸供給装置１３４を作製することができる。１つの具体的な実施形態では、共振同軸供給装置１３４が銅から作製される。代替の一実施形態では、例えば、銅、金、および銀から成る群から選択される金属の組み合わせ等の金属の組み合わせから、共振同軸供給装置１３４を作製することができる。誘電性被覆１５２は、内部給電管１５８と共振同軸供給装置１３４との間に操作可能に配置され、共振同軸供給装置１３４と、内部給電管１５８、または、それらと関連する操作的な構成部、例えば、内部ケーブル１２６ａおよび／または放射部１３８との間の電気的短絡を防ぐ。１つの具体的な実施形態では、マイクロ波アンテナ１００と関連するカテーテル１５４と、冷却流体線、例えば、冷却流体供給線１２２および冷却流体回帰線１２４の一方または両方との組み合わせも、誘電性被覆１５２としての役割を果たすことができる。特定の実施形態では、共振同軸供給装置１３４と、心棒１１２、または、それらと関連する操作的な構成部、例えば、伝導性の先端１１４との間の電気的短絡を防ぐために、心棒１１２と共振同軸供給装置１３４との間に誘電性被覆１５２を動作可能に配置することができる。
図４を参照すると、発生器２００の略ブロック図が例解されている。発生器２００は、１つ以上のモジュール（例えば、焼灼域の制御モジュール３３２（ＡＺＣＭ３３２）、電力供給装置２３７、およびマイクロ波出力段２３８）を有する制御装置３００を含む。この場合、発生器２００は、マイクロ波エネルギーの運搬に関して記載される。電力供給装置２３７は、マイクロ波出力段２３８にＤＣ力を与え、その後、そのＤＣ力をマイクロ波エネルギーに変換し、そのマイクロ波エネルギーをマイクロ波アンテナ１００の放射部１３８に運搬する。制御装置３００は、ＡＺＣＭ３３２により提供された感知値を処理し、マイクロプロセッサ３３５を介して発生器２００および／または供給ポンプ４０に送られる制御信号を決定するための、アナログ回路および／または論理回路を含み得る。制御装置３００（または、それと操作可能に関連する構成部）は、マイクロ波アンテナ１００が放射エネルギーである場合、マイクロ波アンテナ１００と関連する整流直流電圧（例えば、放射検出機器の共振器１３２により生成された直流電圧Ｖｄｃ）を示す１つ以上の測定信号を受け入れる。
制御装置３００の１つ以上のモジュール、例えば、ＡＺＣＭ３３２は、測定された信号を分析し、対応する半径「ｒ」、例えば、半径ｒ５を有する焼灼域「Ａ」に対応する、１つまたは複数の閾整流直流電圧Ｖｄｃ、例えば、Ｖｄｃ５が満たされているかどうかを判定する。１つまたは複数の閾整流直流電圧Ｖｄｃ（例えば、Ｖｄｃ５）が満たされている場合、その時、ＡＺＣＭ３３２、マイクロプロセッサ３３５、および／または当該制御装置は、マイクロ波出力段２３８および／または電力供給装置２３７を適宜に調節するように発生器２００に指示する。加えて、制御装置３００は、マイクロ波アンテナ１００および／または周囲の組織に対する冷却流体の量を調節するように供給ポンプにも信号を送ることができる。制御装置３００は、揮発性型記憶装置（例えば、ＲＡＭ）および／または不揮発性型記憶装置（例えば、フラッシュ媒体、ディスク媒体など）であり得る記憶装置３３６を有するマイクロプロセッサ３３５を含む。例解される実施形態では、マイクロプロセッサ３３５は、電力供給装置２３７および／またはマイクロ波出力段２３８と操作的に連通し、マイクロプロセッサ３３５が開いたおよび／または閉じた制御ループ配列の何れかに従って発生器２００の出力を制御することを可能にする。マイクロプロセッサ３３５は、ＡＺＣＭ３３２により受け取られたデータを処理するためのソフトウェア指示、および、発生器２００および／または供給ポンプ４０に制御信号を適宜に出力するためのソフトウェア指示を実行することができる。制御装置３００により実行可能なソフトウェア指示は、記憶装置３３６内に保存される。
組織の焼灼規模を予測するための１つ以上の制御アルゴリズムは、制御装置３００により実行される。より具体的には、特定のマイクロ波アンテナ、例えば、マイクロ波アンテナ１００と関連する整流直流電圧（例えば、共振器１３２により生成された整流直流電圧Ｖｄｃ）を、半径「ｒ」を有する焼灼域「Ａ」と相関させる概念を用い、組織の死滅または壊死を示すことができる。時間「ｔ」の関数として生成された整流直流電圧Ｖｄｃの関係は、図３Ｂで例解される。マイクロ波焼灼の周期進行として、マイクロ波アンテナ１００の「近接場」例えば、その焼灼部位に隣接する領域での電磁放射は、温度増加により引き起こされた組織の複合誘電率の変化が原因で、その焼灼周期にわたって変化する（例えば、増加する）。マイクロ波アンテナ１００が所望の温度に組織を加熱している場合、対応する半径「ｒ」（例えば、半径ｒ１）を有する所望の焼灼域「Ａ」が形成され、電磁放射が「近接場」で放出される。放射検出機器１３０の共振同軸供給装置１３４は、その電磁放射を検出し、対応する直流電圧、例えば、Ｖｄｃ１が生成され、ＡＣＺＭ３３２に伝えられるように、共振器１３２の内部で電磁場を誘起する。より具体的には、ダイオード１５０は、共振器１３０の内部での時間ｔ１〜ｔ５における共振電磁場に対応する整流直流電圧Ｖｄｃ１〜Ｖｄｃ５を生み出す（例えば、図３Ｂを参照されたい）。
「近接場」で放出された電磁放射の量は、与えられたマイクロ波アンテナにより変化し得るということに留意されたい。与えられたマイクロ波アンテナに対する電磁放射の特定量に寄与し得る要因としては、マイクロ波アンテナと関連する寸法（例えば、長さ、幅など）、銅、銀などのような、マイクロ波アンテナ（またはそれと関連する部分、例えば、放射部）を製作するために用いられる材料の種類、および、マイクロ波アンテナと関連する伝導性の先端の構成（例えば、鋭い、鈍い、曲がったなど）が挙げられるが、これらに限定されない。
例えば、球形（図３Ａ）、半球形、楕円形（焼灼域が「Ａ−２」と指定される図３Ｃ）などのような、任意の適切な構成を有する焼灼域「Ａ」を創出するように、本開示のマイクロ波アンテナ１００を構成することができる。１つの具体的な実施形態では、マイクロ波アンテナ１００は、球形である焼灼域「Ａ」を創出するように構成される（例えば、図３Ａを参照されたい）。上述したように、マイクロ波アンテナ１００が「近接場」内の組織を特定の温度に、例えば、時間ｔ１において加熱している場合、電磁放射は「近接場」で放出され、電磁放射が共振器１３２の内部で誘起されるように、共振同軸供給装置１３４により検出され、その転換により、ＡＣＺＭ３３２に伝えられる、対応する整流直流電圧、例えば、Ｖｄｃ１が生成される。マイクロ波アンテナ１００と関連する整流直流電圧を焼灼された組織と相関させることにより、その焼灼域「Ａ」の特定の規模（例えば、半径ｒ１）および形状（例えば、球形）が示される。従って、マイクロ波アンテナ１００と関連する整流直流電圧Ｖｄｃ、例えば、Ｖｄｃ１の測定値は、半径「ｒ」、例えば、半径ｒ１を有する焼灼域「Ａ」に対応する。本開示の制御アルゴリズムは、焼灼規模を予測するために、特定の半径の特定のマイクロ波アンテナと関連する既知の整流直流電圧、Ｖｄｃ１〜Ｖｄｃ５を用いる。つまり、特定のマイクロ波アンテナ、例えば、マイクロ波アンテナ１００と関連する閾電圧、例えば、Ｖｄｃ５と、対応する半径、例えば、ｒ５とは、１つ以上の参照表「Ｄ」内に編集され、記憶装置、例えば、記憶装置３３６内に記憶され、マイクロプロセッサ３３５および／またはＡＺＣＭ３３２により呼び出し可能である。従って、特定のマイクロ波アンテナ、例えば、マイクロ波アンテナ１００の閾整流直流電圧Ｖｄｃが、例えば、Ｖｄｃ５に到達する場合、制御装置３００に関連する１つ以上のモジュール、例えば、ＡＺＣＭ３３２は、マイクロ波アンテナ１００に対する出力を適宜に調節するように制御装置２００に命令する。この事象の組み合わせは、焼灼域「Ａ」にｒ５にほぼ等しい半径を与えることになる。
例解される実施形態では、与えられたマイクロ波アンテナ、例えば、マイクロ波アンテナ１００に関しては、時間ｔ１〜ｔ５で電圧測定が開始される。この場合、マイクロ波アンテナ１００と関連する電圧、例えば、Ｖｄｃ１〜Ｖｄｃ５を、焼灼域「Ａ」の中心から測定される場合、半径ｒ１〜ｒ５（半径ｒと集合的に呼ばれる）を有する複数の同心焼灼域により画定される焼灼域「Ａ」と相関させることができる。この場合、特定の直流電圧、例えば、Ｖｄｃ３が満たされる場合、制御装置３００と関連する１つ以上のモジュール、例えば、ＡＺＣＭ３３２は、マイクロ波アンテナ１００に対する出力を適宜に調節するように制御装置２００に命令する。
ＡＺＣＭ３３２はマイクロプロセッサ３３５から分離したモジュールであり得、あるいは、ＡＺＣＭ３３２をマイクロプロセッサ３３５とともに含めることができる。一実施形態では、ＡＺＣＭ３３２をマイクロ波アンテナ１００上に操作可能に配置することができる。ＡＺＣＭ３３２は、１つ以上の制御モジュールから情報を受け取り、その情報を制御装置３００および／またはマイクロプロセッサ３３５に提供する制御回路を含み得る。この場合、ＡＺＣＭ３３２、マイクロプロセッサ３３５、および／または制御装置３００は参照表「Ｄ」を呼び出し、特定の焼灼域、例えば、半径ｒ５を有する特定の焼灼域に対応する、マイクロ波組立部１００と関連する閾整流直流電圧Ｖｄｃ（例えば、Ｖｄｃ５）が満たされていることを確認し、その後、マイクロ波アンテナに運搬されるマイクロ波エネルギーの量を調節するように発生器２００に指示することができる。１つの具体的な実施形態では、マイクロ波アンテナ１００と関連する記憶保存機器（図示せず）内に参照表「Ｄ」を保存することができる。より具体的には、参照表「Ｄ」を、マイクロ波アンテナ１００の取手１１８および／または接続器１２６と操作的に関連する記憶保存機器内に保存することができ、マイクロプロセッサ３３５および／または記憶装置３３６内にダウンロードし、読み取り、保存し、その後、上記方法で呼び出して利用することができ、これは、特定のマイクロ波アンテナのために発生器２００および／または制御装置３００を再プログラムすることをなくすだろう。マイクロ波アンテナ１００に関連する情報を含むように、記憶保存機器を構成することもできる。例えば、マイクロ波アンテナの種類、マイクロ波アンテナが治療するように構成される組織の種類、焼灼域の種類などのような情報を、当該マイクロ波アンテナと関連する保存機器内に保存することができる。この場合、焼灼域「Ａ」を創出するように構成されるマイクロ波アンテナ１００のそれとは異なる焼灼域、例えば、焼灼域「Ａ−２」を創出するように構成されたマイクロ波アンテナを伴う使用のために、システム１０の発生器２００および／または制御装置３００を適合させることができる。
図１Ａで例解される実施形態では、発生器２００は、流体供給ポンプ４０に操作可能に連結されて示される。流体供給ポンプ４０は、同様に、供給槽４４に操作可能に連結される。実施形態では、マイクロプロセッサ３３５は、１つ以上の適切な種類のインターフェース、例えば、発生器２００上に操作的に配置されたポート２４０を介して供給ポンプ４０と操作的に連結し、それにより、開いたおよび／または閉じた制御ループ配列の何れかに従い、マイクロプロセッサ３３５が供給ポンプ４０からマイクロ波アンテナ１００への冷却流体４２の出力を制御することが可能になる。制御装置３００は、供給槽４４からマイクロ波アンテナ１００への冷却流体４２の出力を制御するように、供給ポンプ４０に信号を送ることができる。このようにして、冷却流体４２は、マイクロ波アンテナ１００に自動的に循環され、供給ポンプ４０に戻される。特定の実施形態では、臨床医は、冷却流体４２をマイクロ波アンテナ１００から周囲の組織の中および／または付近に放出させるように、供給ポンプ４０を手動で制御することができる。
システム１０の操作がここで記載される。最初に、マイクロ波アンテナ１００が発生器２００に接続される。１つの具体的な実施形態では、発生器２００および／または制御装置３００と関連する１つ以上のモジュール、例えば、ＡＺＣＭ３３２は、マイクロ波アンテナ１００と関連する保存機器からのデータ、例えば、マイクロ波アンテナの種類、治療すべき組織の種類などを読み取り、および／またはダウンロードする。その後、発生器２００を作動させ、組織を焼灼することができるように、マイクロ波エネルギーをマイクロ波アンテナ１００の放射部１３８に供給することができる。組織の焼灼の最中に、マイクロ波アンテナ１００の共振器１３２で所定の整流直流電圧Ｖｄｃ、例えば、Ｖ５に到達する（すなわち、ダイオード１５０の全体にわたる整流電圧が存在する）場合、ＡＺＣＭ３３２は、マイクロ波エネルギーを適宜に調節するように発生器２００に指示する。前述の事象の順序では、ＡＺＣＭ３３２は実時間において機能し、適切な割合の均一な焼灼域（例えば、半径ｒ５を有する焼灼域「Ａ」）が隣接する組織に対して最小の損傷を伴うか、または全く損傷を伴わずに形成されるように、焼灼域に対するマイクロ波エネルギーの量を制御する。
図５を参照すると、焼灼を受ける組織の温度を監視するための方法４００が例解されている。ステップ４０２では、発生器２００からのマイクロ波エネルギーが、組織の焼灼部位に隣接するマイクロ波アンテナ１００に伝達される。ステップ４０４では、マイクロ波アンテナ１００と関連する直流電圧Ｖｄｃが監視される。ステップ４０６では、マイクロ波アンテナ１００で所定の整流直流電圧Ｖｄｃに到達する場合、検出信号が発生器２００に伝えられる。ステップ４０８では、発生器２００からマイクロ波アンテナ１００へのマイクロ波エネルギーの量を調節することができる。
前述の内容から、かつ、様々な作図を参照すると、当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、本開示に対して特定の修正を行うこともできることを十分理解するだろう。例えば、代替の一実施形態では、放射検出機器１３０（またはそれに関連する操作的な構成部）を、マイクロ波アンテナ１００の放射部１３８に隣接する心棒１１２に沿って内側に（図６）、あるいは、マイクロ波アンテナ５１２の放射部５１８に隣接する供給線５２０に沿って内側に、操作可能に配置することができる。図６で例解される実施形態では、伝導性の部材１４２と１４４とを含む共振器１３０および同軸供給装置１３４は、一対の支持体１６０を介してカテーテル１５４に対して固定支持される。放射検出機器１３０の操作およびそれに関連する操作的な構成部は、取手１１８の内部に配置される放射検出機器１３０に対して上記のような方法で機能し、そのために、これをさらに詳細に記載することはない。
伝導性部分１４２および１４４（または、共振器１３２と関連する他の操作的な構成部）を、互いに、および／または、マイクロ波アンテナ１００と関連する周囲の構成部から絶縁つまり電気的に分離するように構成された、絶縁性の被覆または被鞘（図示せず）で、伝導性部分１４２および１４４の一方または両方を被覆することが意図される。より具体的には、それぞれの伝導性部分１４４および１４２の近位端および遠位端は、伝導性部分１４２と１４４との間の短絡を防止するための絶縁性材料（明示せず）を含み得る。代替的に、またはその組み合わせにおいて、伝導性部分１４２および１４４の一方または両方の外側周囲面を、絶縁性材料により被覆または形成することができる。
本開示のいくつかの実施形態が図面で示され、および／または本明細書で検討されているものの、本開示は当該技術が許容するほど範囲が広範であり、かつ本明細書が同様に解釈されることを目的とするので、本開示を当該実施形態に限定することを目的としない。それ故、上の記載を制限としてではなく、単に具体的な実施形態の例示として解釈されたい。当業者は、本明細書に添付されている特許請求の範囲および趣旨の範囲内にある他の修正を構想するだろう。

Claims (19)

  1. 焼灼規模を監視するためのシステムであって、
    少なくとも１つの制御アルゴリズムを実行するためのマイクロプロセッサを含む電力源と、
    焼灼域を形成するために、前記電力源から組織にマイクロ波エネルギーを運搬するように構成されたマイクロ波アンテナと、
    前記マイクロ波アンテナ上に操作可能に配置された放射検出機器であって、前記放射検出機器は前記焼灼域の半径に対応する電圧を生成するように構成された放射検出機器と、を備え、
    前記放射検出機器が前記電力源と関連する少なくとも１つのモジュールと操作的に連通し、所定の閾電圧が前記焼灼域の半径に対応して測定される場合、前記少なくとも１つのモジュールが信号を引き起こす、システム。
  2. 前記少なくとも１つのモジュールが前記電力源と関連する記憶装置と操作的に連通する焼灼域の制御モジュールを含み、前記記憶装置が前記マイクロ波アンテナと関連する整流直流電圧を含む少なくとも１つのデータ参照表を含み、前記整流直流電圧が前記焼灼域の半径に対応し、放射検出機器からの信号が前記焼灼域の制御モジュールで受け取られ、隣接する組織に対して最小の損傷を伴う適切な割合の均一な焼灼域を創出する際に、前記焼灼制御モジュールが前記マイクロ波アンテナに運搬されるマイクロ波エネルギーの量を調節するように前記電力源に指示するように構成される、請求項１に記載のシステム。
  3. 少なくとも一部の前記放射検出機器が、前記マイクロ波アンテナと関連する取手の遠位端で操作可能に配置され、前記マイクロ波アンテナと関連する心棒の内部分の内側に延在する、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記焼灼域の制御モジュールおよび放射検出機器が、前記電力源が作動される場合に作動される、請求項２に記載のシステム。
  5. 前記焼灼域の制御モジュールおよび放射検出機器が、前記電力源が停止される場合に作動される、請求項２に記載のシステム。
  6. 前記放射検出機器が、前記マイクロ波アンテナの心棒の全長に沿って遠位に延在する共振同軸供給装置と電気的に連通する共振器を含み、前記共振同軸供給装置の遠位端が、前記マイクロ波アンテナの放射部に隣接して配置され、前記電力源から組織へのマイクロ波エネルギーの運搬の最中に放射を検出し、整流直流電圧が前記共振器で生成されかつ前記焼灼域の制御モジュールに伝えられるように、前記共振器の内部で電磁場を誘起するように構成される、請求項２に記載のシステム。
  7. 前記共振器が、前記共振器の内部で電磁場を共振させるように構成された、実質的に密閉した構造物である、請求項６に記載のシステム。
  8. 前記共振器が通常は円筒形である、請求項７に記載のシステム。
  9. 前記共振器が、銅、銀、金、ステンレス鋼、クロム、および真鍮から成る群から選択される金属から作製される、請求項６に記載のシステム。
  10. 前記共振器が、互いに電気的に連通する、および、互いに電気的に分離された２つの伝導性部分に前記共振器を分割する、通常は周方向の間隙を含み、前記２つの伝導性部分は、一対の伝導鉛を介して前記焼灼域の制御モジュールと電気的に連通する、請求項８に記載のシステム。
  11. 少なくとも１つのダイオードが、前記通常は周方向の間隙の全体にわたって延在し、前記共振器の前記２つの伝導性部分のそれぞれに操作可能に連結し、前記少なくとも１つのダイオードは、前記共振器の内部における電磁場に対応する整流直流電圧を生み出すように構成される、請求項１０に記載のシステム。
  12. 誘電性被覆が、前記共振同軸供給装置と前記心棒との間の電気的短絡を防ぐために、前記心棒と前記共振同軸供給装置との間に配置される、請求項６に記載のシステム。
  13. 前記共振同軸供給装置が、銅、銀、金、ステンレス鋼、クロム、および真鍮から成る群から選択される金属から作製される、請求項６に記載のシステム。
  14. 前記マイクロ波アンテナが、球形および楕円形のうち１つである焼灼域を生み出すように構成される、請求項１に記載のシステム。
  15. 前記マイクロ波アンテナが、楕円形である焼灼域を生み出すように構成される、請求項１に記載のシステム。
  16. 前記マイクロ波アンテナおよび前記焼灼域に隣接する組織のうち１つの冷却を促進するために、冷却流体を前記マイクロ波アンテナに供給するように構成された少なくとも１つの流体ポンプ、
    をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  17. 焼灼を受ける組織の温度を監視するための方法であって、前記方法は、
    組織の焼灼域を形成するために、電力源からマイクロ波アンテナにマイクロ波エネルギーを伝達することと、
    前記組織の焼灼域が形成する際に、前記マイクロ波アンテナに沿って組織の温度の近位伝播を監視することと、
    前記マイクロ波アンテナの内部で所定の直流電圧に到達する場合、検出信号を伝えることと、
    前記電力源から前記マイクロ波アンテナへのマイクロ波エネルギーの量を調節することと、
    を含む、方法。
  18. 前記組織を監視するステップが、前記マイクロ波アンテナ上に操作可能に配置された放射検出機器を前記マイクロ波アンテナに設けるステップを更に含み、前記放射検出機器が前記焼灼域の半径に対応する電圧を生成するように構成され、前記放射検出機器は前記電力源と関連する少なくとも１つのモジュールと操作的に連通し、所定の直流閾電圧が前記焼灼域の半径に対応して測定される場合、前記少なくとも１つのモジュールが前記検出信号を引き起こす、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記マイクロ波アンテナに放射検出機器を設けるステップが、前記少なくとも１つのモジュールが前記電力源と関連する記憶装置と操作的に関連する焼灼域の制御モジュールであることを条件とすることを含み、前記記憶装置が前記マイクロ波アンテナと関連する整流直流電圧を含む少なくとも１つのデータ参照表を含み、前記整流直流電圧が前記焼灼域の半径に対応し、放射検出機器からの信号が前記焼灼域の制御モジュールで受け取られ、隣接する組織に対して最小の損傷を伴う適切な割合の均一な焼灼域を創出する際に、前記焼灼制御モジュールが前記マイクロ波アンテナに運搬されるマイクロ波エネルギーの量を調節するように前記電力源に指示するように構成される、請求項１８に記載の方法。
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