JP2011251130A - 熱ファントムおよび画像解析を使用する比吸収率測定およびエネルギー送達デバイス特徴付け - Google Patents

熱ファントムおよび画像解析を使用する比吸収率測定およびエネルギー送達デバイス特徴付け Download PDF

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Abstract

【課題】熱ファントムおよび画像解析を使用する比吸収率測定およびエネルギー送達デバイス特徴付けを提供すること。
【解決手段】内部に規定された内部領域を備える試験設備；感熱性媒体であって、該感熱性媒体は、該感熱性媒体内の空隙を規定する切り抜き部分を備え、該感熱性媒体は、該内部領域内に配置されており、該切り抜き部分は、内部に該エネルギーアプリケータの少なくとも一部分を受容するように構成されている、感熱性媒体、を備える、エネルギーアプリケータを特徴付ける際に使用するためのシステム。ある実施形態において、上記切り抜き部分は、上記エネルギーアプリケータの上記少なくとも一部分の外側輪郭に実質的に一致するように構成されている。
【選択図】なし

Description

（１．技術分野）
本開示は、エネルギー送達デバイス（例えば、エネルギー放出プローブまたは電極）により放出される電磁エネルギーの比吸収率を測定するためのシステムおよび方法に関し、そしてより特定すると、熱ファントムおよび画像解析を使用する比吸収率測定およびエネルギー送達デバイスの特徴付けに関する。
（２．関連分野の議論）
特定の疾患の処置は、悪性の組織増殖（例えば、腫瘍）の破壊を必要とする。電磁放射線は、腫瘍細胞を加熱して破壊するために使用され得る。処置は、癌性腫瘍が確認された組織に切除プローブを挿入することを包含し得る。一旦、これらのプローブが配置されると、電磁エネルギーが、これらのプローブを通して周囲組織に通される。
癌などの疾患の処置において、特定の型の腫瘍細胞は、健常細胞に対して通常は損傷性である温度よりかなり低い高温において、変性することが見出されている。公知の処置方法（例えば、加温療法）は、疾患細胞を４１℃より高温まで加熱しながら、隣接する健常細胞を、不可逆的細胞破壊が起こる温度より低い温度に維持する。これらの方法は、電磁放射線を与えて、組織を加熱し、切除し、そして／または凝固させることを包含する。マイクロ波エネルギーは、ときどき、これらの方法を実施するために利用される。組織を加熱するために電磁放射線を利用する他の手順もまた、組織の凝固、切断および／または切除を包含する。組織を加熱するために電磁放射線を利用する多くの手順およびデバイスの型が、開発されている。
電磁放射線を利用する処置方法（例えば、加温療法）において、熱の移動または分散は一般に、放射、伝導、および対流の機構によって起こり得る。電磁エネルギーによる組織の加熱から生じる生物学的効果はしばしば、「温熱」効果と称される。「熱放射」および「放射性熱移動」は、電磁波（例えば、電磁波理論により予測される）または光子（例えば、量子力学により予測される）の形態での、エネルギーの移動を説明するために使用される２つの用語である。熱移動の文脈において、用語「伝導」とは一般に、物質のよりエネルギーが高い粒子からよりエネルギーが低い粒子への、これらの粒子間の相互作用に起因するエネルギーの移動をいう。用語「対流」とは一般に、固体表面と隣接する移動流体との間でのエネルギー移動をいう。対流による熱移動は、流体内の拡散または分子移動と、流体のバルク移動または巨視的移動との組み合わせであり得る。
組織加熱の程度は、数個の要因（エネルギーが処置中の組織により吸収されるかまたは散逸する速度が挙げられる）に依存し得る。生物学的組織における電磁エネルギーの吸収速度は、比吸収率（ＳＡＲ）により定量され得、これは、組織により吸収される単位体積あたりのエネルギーの尺度であり、そして通常、１キログラムあたりのワット数（Ｗ／ｋｇ）の単位で表わされる。ＳＡＲ評価のために、人体の物理特性（例えば、誘電率）と類似の物理特性を有する、シミュレーションされた生物学的組織または「ファントム」が、一般的に使用される。
ＳＡＲを決定するための１つの方法は、組織における温度上昇の速度を、その組織の比熱容量（しばしば「比熱」と短縮される）の関数として測定することである。この方法は、その組織の比熱を知ることを必要とする。第二の方法は、組織における電界強度を測定することによって、ＳＡＲを決定することである。この方法は、その組織の伝導度および密度の値を知ることを必要とする。
放射線とＳＡＲとの間の関係は、
Figure 2011251130
 として表わされ得、この式において、σは、１メートルあたりのジーメンス数（Ｓ／ｍ）を単位とする組織の導電率であり、ρは、１立方メートルあたりのキログラム数（ｋｇ／ｍ３）を単位とする組織の密度であり、そして｜Ｅ｜は、１メートルあたりのボルト数（Ｖ／ｍ）を単位とする局所電界の大きさである。
組織における初期温度上昇ΔＴ（℃）と比吸収率との間の関係は、
Figure 2011251130
 として表わされ得、この式において、ｃは、ジュール／ｋｇ・℃を単位とする組織（またはファントム材料）の比熱であり、そしてΔｔは、秒で表わされる曝露時間である。式（１）を式（２）に代入することにより、組織における誘導温度上昇と、印加された電界との間の関係が、
Figure 2011251130
 として与えられる。
上記式からわかるように、局所電界の振幅を変更することは、組織における局所エネルギー吸収および誘導温度上昇に直接影響を与える。加温療法などの処置方法において、悪性組織を４１℃より高い温度まで加熱するために充分な強度の電界を蓄積させ、同時に健常組織の近くのＳＡＲの大きさを腫瘍内より低く制限して、細胞死を引き起こす温度より低い温度に健常細胞を維持することが望ましい。
ＳＡＲ測定およびエネルギー送達デバイスの特徴付けは、これらのエネルギー送達デバイスの臨床的安全性および性能を確実にし得る。ＳＡＲ測定およびエネルギー送達デバイスの特徴付けは、治療的加温処置の計画および効果的実施を容易にするためのデータを生成し得る。
（要旨）
本開示は、エネルギーアプリケータを特徴付ける際に使用するためのシステムに関する。システムは、試験設備を備える。この試験設備は、その内部に規定された内部領域を備える。このシステムはまた、この試験設備の内部領域内に配置された感熱性媒体を備える。この感熱性媒体は、この感熱性媒体内に空隙を規定する切り抜き部分を備える。この切り抜き部分は、内部にエネルギーアプリケータの少なくとも一部分を受容するように構成される。
別の実施形態において、エネルギーアプリケータを特徴付ける際に使用するためのシステムは、筐体を備える。この筐体は、底部、およびこの底部から上向きに延びて内部領域（この内部領域は、ヒドロゲルを収容するように構成される）を規定する壁、およびこの壁に規定されたポート（このポートは、このポートを通してエネルギーアプリケータを受容するように構成されている）を備える。このシステムはまた、この内部領域内に配置された感熱性媒体を備える。この感熱性媒体は、この感熱性媒体内に空隙を規定する切り抜き部分を備える。この切り抜き部分は、内部にエネルギーアプリケータの少なくとも一部分を受容するように構成される。
本開示はまた、エネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法に関し、この方法は、放射セクションを備えるエネルギーアプリケータを提供する工程、感熱性媒体を提供する工程であって、この感熱性媒体は、この感熱性媒体に空隙を規定する切り抜き部分を備え、この切り抜き部分は、内部にこの放射セクションの少なくとも一部分を受容するように構成されている、工程、およびヒドロゲルを収容するように構成された内部領域を有する筐体を提供する工程という、最初の工程を包含する。この筐体は、この内部領域内へと開口するポートを備え、このポートは、このポートを通してこのエネルギーアプリケータを受容するように構成されている。この方法はまた、この感熱性媒体をこの内部領域内で、この切り抜き部分の長手方向軸をこのポートの中心長手方向軸と実質的に整列させて配置する工程、およびこの放射セクションの少なくとも一部分をこの切り抜き部分内に配置する工程であって、このエネルギーアプリケータがこの切り抜き部分の長手方向軸と中心を合わせて整列させられる、工程を包含する。この方法はまた、この放射セクションに電磁エネルギーを放出させる工程， この感熱性媒体の少なくとも一部分の一連の連続画像を捕捉する工程、およびこの一連の連続画像を解析してこのエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する工程を包含する。
本発明は、例えば、以下のものを提供する：
（項目１）
内部に規定された内部領域を備える試験設備；
感熱性媒体であって、該感熱性媒体は、該感熱性媒体内の空隙を規定する切り抜き部分を備え、該感熱性媒体は、該内部領域内に配置されており、該切り抜き部分は、内部に該エネルギーアプリケータの少なくとも一部分を受容するように構成されている、感熱性媒体、
を備える、エネルギーアプリケータを特徴付ける際に使用するためのシステム。
（項目２）
上記切り抜き部分が、上記エネルギーアプリケータの上記少なくとも一部分の外側輪郭に実質的に一致するように構成されている、上記項目のうちのいずれかに記載のシステム。
（項目３）
上記切り抜き部分が、上記エネルギーアプリケータの上記少なくとも一部分と、上記感熱性媒体との間に、該切り抜き部分の縁部において間隙を提供するように構成されている、上記項目のうちのいずれかに記載のシステム。
（項目４）
上記間隙の幅が、上記エネルギーアプリケータの上記少なくとも一部分の周囲で実質的に同じであることにより、画像の処理および解析における誤差を最小にする、上記項目のうちのいずれかに記載のシステム。
（項目５）
上記試験設備が、上記エネルギーアプリケータの上記少なくとも一部分を適所に維持するように構成されており、その結果、該エネルギーアプリケータの該少なくとも一部分の中心長手方向軸が、上記感熱性媒体を含む面に対して実質的に平行である、上記項目のうちのいずれかに記載のシステム。
（項目６）
上記エネルギーアプリケータの上記少なくとも一部分が、上記切り抜き部分の長手方向軸と中心を合わせて整列してる、上記項目のうちのいずれかに記載のシステム。
（項目７）
上記試験設備が、上記エネルギーアプリケータの上記少なくとも一部分を、上記切り抜き部分の上記長手方向軸と中心を合わせて整列した位置に維持するように構成されている、上記項目のうちのいずれかに記載のシステム。
（項目８）
画像化システムをさらに備え、該画像化システムは、画像データを生成し得る画像収集ユニットを備え、該画像収集ユニットは、上記感熱性媒体の画像捕捉を容易にするように配置されている、上記項目のうちのいずれかに記載のシステム。
（項目９）
上記画像化システムが、上記画像収集ユニットと通信可能に結合している画像処理ユニットをさらに備える、上記項目のうちのいずれかに記載のシステム。
（項目１０）
筐体であって、
底部；
該底部から上向きに延びる壁であって、 ヒドロゲルを収容するように構成された内部領域を規定する、壁；および
該壁に規定されたポートであって、該ポートを通してエネルギーアプリケータを受容するように構成されている、ポート、
を備える、筐体；ならびに
感熱性媒体であって、該感熱性媒体は、該感熱性媒体内に空隙を規定する切り抜き部分を備え、該感熱性媒体は、該内部領域内に配置されており、該切り抜き部分は、内部に該エネルギーアプリケータの少なくとも一部分を受容するように構成されている、感熱性媒体、
を備える、エネルギーアプリケータを特徴付ける際に使用するためのシステム。
（項目１１）
上記ポートが中心長手方向軸を備え、そして上記感熱性媒体が、上記筐体の上記内部領域内に、該感熱性媒体の上記切り抜き部分を該ポートの該中心長手方向軸と実質的に整列されて配置される、上記項目のうちのいずれかに記載のシステム。
（項目１２）
上記内部領域への視野を提供するための透明筐体部分をさらに備える、上記項目のうちのいずれかに記載のシステム。
（項目１３）
画像化システムをさらに備え、該画像化システムは、画像データを生成し得る画像収集ユニットを備え、該画像収集ユニットは、上記感熱性媒体の画像捕捉を容易にするように配置されている、上記項目のうちのいずれかに記載のシステム。
（項目１４）
エネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法であって、
放射セクションを備えるエネルギーアプリケータを提供する工程；
感熱性媒体を提供する工程であって、該感熱性媒体は、該感熱性媒体内に空隙を規定する切り抜き部分を備え、該切り抜き部分は、内部に該放射セクションの少なくとも一部分を受容するように構成されている、工程；
ヒドロゲルを収容するように構成された内部領域を有する筐体を提供する工程であって、該筐体は、該内部領域内へと開口するポートを備え、該ポートは、該ポートを通して該エネルギーアプリケータを受容するように構成されている、工程；
該切り抜き部分の長手方向軸を該ポートの中心長手方向軸と実質的に整列させるように、該感熱性媒体を該内部領域内に配置する工程；
該放射セクションの該少なくとも一部分を該切り抜き部分内に配置する工程であって、該エネルギーアプリケータは、該切り抜き部分の該長手方向軸と中心を合わせて整列する、工程；
該放射セクションに電磁エネルギーを放出させる工程；
該感熱性媒体の少なくとも一部分の一連の連続画像を捕捉する工程；および
該一連の連続画像を解析して、該エネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する工程、
を包含する、方法。
（項目１５）
上記感熱性媒体を上記内部領域内で、上記切り抜き部分の長手方向軸を上記ポートの中心長手方向軸と実質的に整列させて配置する工程が、該内部領域内に配置された該感熱性媒体の少なくとも一部分を支持するように構成された支持部材を提供する工程を包含し、該支持部材は、該ポートの該中心長手方向軸と実質的に整列したチャネルを備える、上記項目のうちのいずれかに記載のエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法。
（項目１６）
上記切り抜き部分が、上記放射セクションの上記少なくとも一部分と上記感熱性媒体との間に、該切り抜き部分の縁部において間隙を提供するように構成されている、上記項目のうちのいずれかに記載のエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法。
（項目１７）
上記間隙の幅が、上記放射セクションの上記少なくとも一部分の周囲で実質的に同じであることにより、画像の処理および解析における誤差を最小にする、上記項目のうちのいずれかに記載のエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法。
（項目１８）
上記放射セクションに電磁エネルギーを放出させる工程が、電気外科電力発生源から伝送線を介して該放射セクションへとエネルギーを伝送する工程を包含する、上記項目のうちのいずれかに記載のエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法。
（項目１９）
上記一連の連続画像を解析して上記エネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する工程が、
該一連の連続画像の色バンドを選択する工程；および
該一連の連続画像を閾値化して、該一連の連続画像の各画像において選択された該色バンドの少なくとも１つの境界を検出する工程、
を包含する、上記項目のうちのいずれかに記載のエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法。
（項目２０）
上記一連の連続画像を解析して上記エネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する工程が、
該一連の連続画像の色バンドを選択する工程；
該一連の連続画像を閾値化して、閾値化された該一連の連続画像の各画像データにおいて選択された該色バンドの内側境界および外側境界を検出する工程；
温度の変化を、該閾値化された一連の連続画像の各画像データの該内側境界および該外側境界の位置移動の関数として決定する工程；ならびに
該エネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を、該決定された温度の変化の関数として計算する工程、
を包含する、上記項目のうちのいずれかに記載のエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法。
（摘要）
エネルギーアプリケータを特徴付ける際に使用するためのシステムは、試験設備を備える。この試験設備は、内部に規定された内部領域を備える。このシステムはまた、この試験設備の内部領域内に配置された感熱性媒体を備える。この感熱性媒体は、この感熱性媒体内に空隙を規定する切り抜き部分を備える。この切り抜き部分は、内部にエネルギーアプリケータの少なくとも一部分を受容するように構成される。
比吸収率の測定ならびにエネルギー送達デバイスおよび本開示の電気外科システムの特徴付けのための、本開示のシステムおよび方法、ならびにエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定するための本開示の電気外科システムおよび方法の、目的ならびに特徴は、これらの種々の実施形態の説明が添付の図面を参照しながら読まれる場合に、当業者に明らかになる。
図１は、本開示の１つの実施形態による、標的組織領域へのエネルギーの送達のために配置されたエネルギーアプリケータアレイを備える熱プロファイリングシステムの概略図である。 図２は、本開示に従う試験設備アセンブリの１つの実施形態の、部分的に切り取った斜視図である。 図３は、本開示の１つの実施形態による、感熱性媒体と一緒に示される図２の試験設備アセンブリの、部分的に切り取った分解斜視図である。 図４は、関連するエネルギーアプリケータと一緒に示される、本開示の１つの実施形態による図２および図３の試験設備アセンブリの、部分的に切り取った斜視図である。 図５は、本開示に従う、切り抜き部分を備える感熱性媒体の１つの実施形態の断面図である。 図６は、図５の感熱性媒体の一部分が関連して示されている、本開示の１つの実施形態による図２〜図４の試験設備アセンブリの支持部材の斜視図である。 図７および図８は、本開示の１つの実施形態による、感熱性媒体の切り抜き部分の長手方向軸と中心を合わせて整列している、図５の感熱性媒体および図４のエネルギーアプリケータを概略的に図示する部分拡大図である。 図７および図８は、本開示の１つの実施形態による、感熱性媒体の切り抜き部分の長手方向軸と中心を合わせて整列している、図５の感熱性媒体および図４のエネルギーアプリケータを概略的に図示する部分拡大図である。 図９は、本開示に従う、図２〜図４の試験設備アセンブリならびに図７および図８のエネルギーアプリケータおよび感熱性媒体を備える、熱プロファイリングシステムの１つの実施形態の概略長手軸方向断面図である。 図１０は、ｔがｔ１に等しい時点で感熱性媒体上に形成された熱放射パターンの概略的に図示された表現とともに示される、本開示の１つの実施形態による作動中の、図９の熱プロファイリングシステムの感熱性媒体を図示する概略図である。 図１１は、本開示の１つの実施形態による、ｔがｔ１に等しい時点での選択された温度バンドを示す、図１０の感熱性媒体の一部分の閾値化されたパターンの画像を図示する概略図である。 図１２は、ｔがｔ２に等しい時点で感熱性媒体上に形成された熱放射パターンの概略的に図示された表現とともに示される、本開示の１つの実施形態による作動中の図９の熱プロファイリングシステムの感熱性媒体を図示する概略図である。 図１３は、本開示の１つの実施形態による、ｔがｔ２に等しい時点で捕捉された、選択された温度バンドを示す、図１２の感熱性媒体の一部分の閾値化されたパターンの画像を図示する概略図である。 図１４は、ｔがｔ３に等しい時点で感熱性媒体上に形成された熱放射パターンの概略的に図示された表現とともに示される、本開示の１つの実施形態による作動中の図９の熱プロファイリングシステムの感熱性媒体を図示する概略図である。 図１５は、本開示の１つの実施形態による、ｔがｔ３に等しい時点での選択された温度バンドを示す、図１４の感熱性媒体の一部分の閾値化されたパターンの画像を図示する概略図である。 図１６Ａは、ｔがｔｎに等しい時点での選択された温度バンドを示す、本開示の１つの実施形態による感熱性媒体の閾値化されたパターンの画像を図示する概略図である。図１６Ｂは、温度バンドの内側境界および外側境界における等高線とともに示される、図１６Ａの閾値化されたパターンの画像の概略図である。 図１７Ａは、ｔがｔｎ＋１に等しい時点での選択された温度バンドを示す、本開示の１つの実施形態による感熱性媒体の閾値化されたパターンの画像を図示する概略図である。図１７Ｂは、温度バンドの内側境界および外側境界の点のセットを接続する等高線とともに示される、図１７Ａの閾値化されたパターンの画像の概略図である。 図１８および図１９は、本開示の１つの実施形態による、図１６Ｂおよび図１７Ｂの温度バンドの境界線上にある点間の位置関係を図示する概略図である。 図１８および図１９は、本開示の１つの実施形態による、図１６Ｂおよび図１７Ｂの温度バンドの境界線上にある点間の位置関係を図示する概略図である。 図２０は、本開示の１つの実施形態によるエネルギーアプリケータについてシミュレーションされた放射パターンの図式表現である。 図２１は、本開示の別の実施形態によるエネルギーアプリケータについてシミュレーションされた放射パターンの図式表現である。 図２２は、本開示の１つの実施形態による、エネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法を図示する流れ図である。 図２３は、本開示の１つの実施形態による、図２２に図示される方法の工程２２８０を実施するための方法工程の順序を図示する流れ図である。
以下、本開示のエネルギー送達デバイスの比吸収率（ＳＡＲ）測定および特徴付けのためのシステムおよび方法の実施形態、ならびにエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する本開示の電気外科システムおよび方法の実施形態が、添付の図面を参照して記載される。同様の参照番号は、図面の記載全体を通して同様の要素または同一の要素を指し得る。図面に記載され、この記載に使用されているように、そして、物体上の相対的な配置を指す際に慣例的であるように、「近位」という用語は、ユーザに近い、装置の部分またはそのコンポーネントを指し、そして、「遠位」という用語は、ユーザから遠い、装置の部分またはそのコンポーネントを指す。
この記載は、「一実施形態において」、「実施形態において」、「一部の実施形態において」、または「他の実施形態において」という句を使用し得、それらの句はそれぞれ、本開示にしたがって、同じ実施形態または異なる実施形態のうちの１つ以上を指し得る。この記載の目的のために、「Ａ／Ｂ」という形式の句は、ＡまたはＢを意味する。この記載の目的のために、「Ａおよび／またはＢ」という形式の句は、「（Ａ）、（Ｂ）、または（ＡおよびＢ）」を意味する。この記載の目的のために、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」という形式の句は、「（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（ＡおよびＢ）、（ＡおよびＣ）、（ＢおよびＣ）、または（Ａ、Ｂ、およびＣ）」を意味する。
電磁エネルギーは、概して、エネルギーを増加させるか、または波長を減少させるかによって、無線波、マイクロ波、赤外線、可視光、紫外線、Ｘ線、およびガンマ線に分類される。この記載において使用されるように、「マイクロ波」は、概して、３００メガヘルツ（ＭＨｚ）（３×１０８サイクル／秒）から３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）（３×１０１１サイクル／秒）までの周波数範囲の電磁波を指す。この記載において使用されるように、「切除手順」は、概して、マイクロ波切除、無線周波数（ＲＦ）切除、またはマイクロ波切除支援リセクションなどの任意の切除手順を指す。この記載において使用されるように、「エネルギーアプリケータ」は、概して、マイクロ波電気外科発電機またはＲＦ電気外科発電機などの電力発生源から組織にエネルギーを移送するために使用され得る任意のデバイスを指す。この記載において使用されるように、「伝送線」は、概して、一つの点から別の点へ信号を伝搬するために使用され得る任意の伝送媒体を指す。
この記載において使用されるように、「長さ」は、電気的長さまたは物理的長さを指し得る。概して、電気的長さは、伝送媒体内を伝搬する信号の波長の観点から伝送媒体の長さを表す。電気的長さは、通常、波長、ラジアン、または度の観点から表され得る。例えば、電気的長さは、電磁波または電気信号が伝送媒体内を伝搬する波長の倍数または約数として表され得る。波長は、ラジアンで表され得るか、または度などの角度測定の人為的な単位で表され得る。伝送媒体の電気的長さは、伝送媒体の物理的長さに等しい距離に渡る自由空間における電磁波の伝搬時間（ｂ）に対する伝送媒体を通る電気信号または電磁信号の伝搬時間（ａ）の比によって乗算された物理的長さとして表され得る。電気的長さは、概して、物理的長さとは異なる。適切な反応要素（容量性または誘導性）の付加によって、電気的長さは、物理的長さよりも顕著に短くまたは長くされ得る。
この記載において使用されるように、「実時間」という用語は、概して、データ処理と表示との間に観察可能な待ち時間のないことを意味する。この記載において使用されるように、「ほぼ実時間」は、概して、データ収集と表示との時間の間の比較的短い期間を指す。
本開示の様々な実施形態が、エネルギーアプリケータと関連付けられる比吸収率データにしたがって、エネルギーを組織に導くシステムおよび方法を提供する。実施形態は、マイクロ波周波数または他の周波数における電磁放射を使用して実装され得る。様々な実施形態にしたがった、エネルギーアプリケータアレイを含む電磁エネルギー送達デバイスは、約３００ＭＨｚと約１０ＧＨｚとの間で作動するように設計および構成されている。
エネルギーアプリケータまたはエネルギーアプリケータアレイを含む、本開示の電気外科システムの様々な実施形態は、マイクロ波切除に適し、そして、マイクロ波切除支援外科リセクションのために組織を予備凝固するための使用に適している。また、以下の記載は、ダイポールマイクロ波アンテナの使用を記載しているが、本開示の教示は、モノポール、らせん、他の適切な種類のマイクロ波アンテナ（またはＲＦ電極）にも適用され得る。
本開示の実施形態にしたがった電気外科システム１００が、図１に示され、電磁エネルギー送達デバイスまたはエネルギーアプリケータアレイ「Ｅ」を含む。エネルギーアプリケータアレイ「Ｅ」は、１つ以上のエネルギーアプリケータまたはプローブを含み得る。例えば、外科部位に対する外傷を減らし、正確なプローブの配置を容易にすることにより、周囲の健康な組織に対して最小の損傷で外科医が標的組織を処置することを可能にするために、プローブの厚さは、最小にされ得る。一部の実施形態において、エネルギーアプリケータアレイ「Ｅ」は、複数のプローブを含む。プローブは、同様な直径または異なる直径を有し得、等しい長さまたは異なる長さを延び得、そして、先細先端を有する遠位端を有し得る。一部の実施形態において、１つ以上のプローブは、冷却剤チャンバを提供され得る。プローブは、ハブ（例えば、図１に示されたハブ３４）と一体をなして関連付けられ得、ハブは、電気的接続および／または冷却剤接続をプローブに提供する。さらに、または代替的に、プローブは、冷却剤流入ポートと冷却剤流出ポートとを含み、冷却剤チャンバへの冷却剤の流れ、および冷却剤チャンバからの冷却剤の流れを容易にし得る。冷却剤チャンバと冷却剤流入ポートと冷却剤流出ポートとの実施形態の例は、「ＣＯＯＬＥＤ ＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬＬＹ ＢＵＦＦＥＲＥＤ ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＤＩＰＯＬＥ ＡＮＴＥＮＮＡ」と題される、２００９年３月１０日に出願の、同一人に譲渡された米国特許出願第１２／４０１，２６８号と、「ＤＥＶＩＣＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＯＯＬＩＮＧ ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＡＮＴＥＮＮＡＳ」と題される、米国特許第７，３１１，７０３号とに開示されている。
図１に示された実施形態において、エネルギーアプリケータアレイ「Ｅ」は、３つのプローブ１、２、および３を含み、該プローブ１、２、および３は、異なる長さを有し、そして、互いに対して実質的に平行に配置されている。プローブ１、２、および３は、概して、放射セクション「Ｒ１」、「Ｒ２」、および「Ｒ３」をそれぞれ含み、そして、給電線（またはシャフト）１ａ、２ａ、および３ａのそれぞれによって、電気外科電力発生源１６、例えば、マイクロ波電気外科発電機またはＲＦ電気外科発電機に作動可能に接続されている。伝送線１０、１１、および１２は、給電線１ａ、２ａ、および３ａをそれぞれ電気外科発生源１６に電気的に結合するために提供され得る。先端部分１ｂ、２ｂ、および３ｂがそれぞれ、各プローブ１、２、および３の遠位端に配置され、先端部分１ｂ、２ｂ、および３ｂは、人体の臓器「ＯＲ」またはその他の体の組織に挿入されるように構成され得る。先端部分１ｂ、２ｂ、および３ｂは、最小の抵抗で組織の中に挿入することを可能にするために鋭利な先端で終端し得る。先端部分１ｂ、２ｂ、および３ｂは、例えば、丸い先端、平坦な先端、正方形の先端、六角形の先端、または円筒円錐形の先端などの他の形状を含み得る。エネルギーアプリケータアレイ「Ｅ」のプローブの形状、サイズ、および数は、図１に描かれた構成から変化され得る。
本開示の実施形態にしたがった電気外科システム１００は、ユーザインターフェース５０を含み、ユーザインターフェース５０は、表示デバイス２１を含み得、表示デバイス２１は、限定するものではないが、フラットパネルグラフィックＬＣＤ（液晶ディスプレー）などであり、表示デバイス２１は、１つ以上のユーザインターフェース要素（例えば、図１に示された２３、２４、および２５）を視覚的に表示するように適合されている。一実施形態において、表示デバイス２１は、タッチスクリーン性能、例えば、スタイラスまたは指先と表示デバイス２１の表示パネルを接触させることによって、例えば、表示デバイス２１との直接的な物理的相互作用を介してユーザ入力を受信する能力を含む。ユーザインターフェース要素（例えば、図１に示された２３、２４、および／または２５）は、対応するアクティブ領域を有することにより、ユーザインターフェース要素と関連付けられるアクティブ領域内の表示パネルに触れることによって、ユーザインターフェース要素と関連付けられる入力が、ユーザインターフェース５０によって受信され得る。
ユーザインターフェース５０は、追加的に、または代替的に、１つ以上の制御装置２２を含み得、限定するものではないが、１つ以上の制御装置２２は、スイッチ（例えば、押しボタンスイッチ、トグルスイッチ、スライドスイッチ）および／または連続アクチュエータ（例えば、回転式電位差計もしくは線形電位差計、回転式符号器もしくは線形符号器）を含み得る。一実施形態において、制御装置２２は、専用の機能、例えば、表示のコントラスト、電源のオン／オフなどを有する。制御装置２２はまた、電気外科システム１００の作動モードにしたがって変化し得る機能を有し得る。ユーザインターフェース要素（例えば、図１に示された２３）は、制御装置２２の機能を示すために提供され得る。制御装置２２はまた、例えば、単一に彩色されるか、または変更可能に彩色されるＬＥＤ（発光ダイオード）インジケータなどの照明されるインジケータのようなインジケータを含み得る。
一部の実施形態において、電気外科電力発生源１６は、約３００ＭＨｚから約２５００ＭＨｚまでの作動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ている。電力発生源１６は、様々な周波数の電磁エネルギーを提供するように構成され得る。他の実施形態において、電力発生源１６は、約３００ＭＨｚから約１０ＧＨｚまでの作動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ている。電力発生源１６は、様々な周波数の電磁エネルギーを提供するように構成され得る。
給電線１ａ、２ａ、および３ａは、適切な可撓性、半剛性、または剛性のマイクロ波伝導ケーブルから形成され得、そして、電気外科電力発生源１６に直接的に接続し得る。給電線１ａ、２ａ、および３ａは、放射セクション「Ｒ１」、「Ｒ２」、および「Ｒ３」のそれぞれの近位端から伝送線１０、１１、および１２のそれぞれの遠位端まで可変の長さを有し得、可変の長さは、約１インチから約１２インチまでの長さの範囲である。給電線１ａ、２ａ、および３ａは、ステンレス鋼で作られ得、ステンレス鋼は、概して、組織および／または皮膚を穿刺するために必要な強度を提供する。給電線１ａ、２ａ、および３ａは、内側導体と、内側導体を同軸で囲んでいる誘電性材料と、誘電性材料を同軸で囲んでいる外側導体とを含み得る。放射セクション「Ｒ１」、「Ｒ２」、および「Ｒ３」は、給電線１ａ、２ａ、および３ａのそれぞれの遠位から放射セクション「Ｒ１」、「Ｒ２」、および「Ｒ３」のそれぞれまで延びる内側導体の一部分から形成され得る。給電線１ａ、２ａ、および３ａは、流体、例えば、食塩水、水、または他の適切な冷却剤流体によって冷却されることにより、電力の取り扱いを改善し得、そして、ステンレス鋼カテーテルを含み得る。伝送線１０、１１、および１２は、追加的に、または代替的に、冷却剤源３２からエネルギーアプリケータアレイ「Ｅ」に冷却剤流体を提供するように構成されたコンジット（図示せず）を提供し得る。
図１に示されているように、電気外科システム１００は、基準電極１９（本明細書においては、「リターン」電極とも呼ばれる）を含み得る。リターン電極１９は、伝送線２０を介して電力発生源１６に電気的に結合され得る。手順の間、リターン電極１９は、患者の皮膚または臓器「ＯＲ」の表面と接触して配置され得る。外科医がエネルギーアプリケータアレイ「Ｅ」を作動させるとき、リターン電極１９と伝送線２０とは、電力発生源１６からプローブ１、２、および３を通って流れる電流のためにリターン電流経路として働き得る。
例えば、電気外科システム１００を使用したマイクロ波切除の間、エネルギーアプリケータアレイ「Ｅ」は、組織の中に挿入されるか、または組織に隣接して配置され、マイクロ波エネルギーが、そこに供給される。超音波またはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）誘導装置が、エネルギーアプリケータアレイ「Ｅ」を、処置される組織の範囲に正確に誘導するために使用され得る。プローブ１、２、および３は、例えば、外科手術のスタッフによって従来の外科手術を使用して、経皮的に、または外科的に配置され得る。臨床医は、マイクロ波エネルギーが印加される時間の長さを事前に決定し得る。印加の持続期間は、エネルギーアプリケータの設計、同時に使用されるエネルギーアプリケータの数、腫瘍のサイズおよび場所、ならびに腫瘍が続発性癌であるか、原発性癌であるかなどの様々な要因に依存し得る。エネルギーアプリケータアレイ「Ｅ」を使用したマイクロ波エネルギーの印加の期間は、破壊される組織範囲および／または周囲の組織の中での熱分布の進行に依存し得る。
図１は、実線「Ｔ」によって断面図で表された、切除の標的とされた組織を含む標的とされた領域を示す。多量の強い熱の上昇で、標的とされた領域「Ｔ」を完全に包み込むことによって標的とされた領域「Ｔ」を切除することが望ましいことがあり得る。標的とされた領域「Ｔ」は、例えば、医療画像化システム３０によって検出された腫瘍であり得る。
様々な実施形態にしたがった医療画像化システム３０は、任意の適切な画像化方式のスキャナ（例えば、図１に示された１５）、または画像を表示する入力画素データを生成することができる他の画像収集デバイス、例えば、デジタルカメラまたはデジタルビデオレコーダを含む。医療画像化システム３０は、追加的に、または代替的に、入力画素データに基づいて画像の可視表示を形成するように作動可能である医療撮像装置を含み得る。医療画像化システム３０は、内部メモリユニットなどのストレージデバイスを含み得、ストレージデバイスは、内部メモリカードおよびリムーバブルメモリを含み得る。一部の実施形態において、医療画像化システム３０は、異なる方式を使用して走査することができる他方式画像化システムであり得る。適切に、そして、選択的に使用され得る画像化方式の例は、Ｘ線システム、超音波（ＵＴ）システム、磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）システム、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム、単一光子放射型コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、およびポジトロン断層撮影（ＰＥＴ）システムを含む。本開示の実施形態にしたがった、医療画像化システム３０は、関心の解剖学的領域を表示するデジタルデータを生成することができる任意のデバイスを含み得る。医療画像化システム３０は、第一方式データを得るための第一方式と、第二方式データを得るための第二方式とにおいて組織を走査することができる多方式画像化システムであり得、第一方式データおよび／または第二方式データは、組織温度情報を含む。１つ以上の画像化方式によって収集された組織温度情報が、任意の適切な方法によって決定され得、例えば、組織内の密度変化から計算され得る。
１つ以上の画像を表示する画像データは、医療画像化システム３０とプロセッサユニット２６との間で通信され得る。医療画像化システム３０とプロセッサユニット２６とは、有線通信および／またはワイヤレス通信を利用し得る。プロセッサユニット２６は、任意の種類の計算デバイスもしくは計算回路、または任意の種類のプロセッサもしくは処理回路を含み得、それらは、プロセッサユニット２６と関連付けられるメモリ（図示せず）に格納された一連の命令を実行することができる。プロセッサユニット２６は、オペレーティングシステムのプラットホームおよびアプリケーションプログラムを実行するように適合され得る。プロセッサユニット２６は、キーボード（図示せず）、ポインティングデバイス２７、例えば、マウス、ジョイスティック、もしくはトラックボール、および／またはプロセッサユニット２６に通信するように結合された他のデバイスからユーザ入力を受信し得る。
任意の適切な画像化方式のスキャナ（例えば、図１に示された１５）は、さらに、または代替的に、臓器「ＯＲ」と接触して配置されることにより、画像データを提供し得る。実例となる例として、図１における２つの破線１５Ａが、例えば、実時間超音波スキャナなどのスキャナ１５による検査のための領域の境界となる。
図１において、標的とされた領域「Ｔ」を囲む破線８は、臓器「ＯＲ」を通る断面図における切除等温線を表す。このような切除等温線は、約５０℃以上という達成可能な表面温度の切除等温線であり得る。破線８によって例示されたような、切除等温線の体積の形状およびサイズは、エネルギーアプリケータアレイ「Ｅ」の構成、放射セクション「Ｒ１」、「Ｒ２」、および「Ｒ３」の幾何形状、プローブ１、２、および３の冷却、切除時間およびワット数、ならびに組織の特性を含む様々な要因によって影響され得る。プロセッサユニット２６は、プロセッサユニット２６からの出力を表示するために１つ以上の表示デバイス（例えば、図１に示された２１）に接続され得、１つ以上の表示デバイスは、例えば、切除手順などの手順の間、実時間またはほぼ実時間で、標的とされた領域「Ｔ」および／または切除等温線の体積８を視覚化するために、臨床医によって使用され得る。
実施形態において、ＣＴスキャン、超音波、またはＭＲＩ（または他の走査方式）から収集された、組織温度情報を含む実時間データおよび／またはほぼ実時間データは、プロセッサユニット２６から１つ以上の表示デバイスに出力され得る。プロセッサユニット２６は、組織温度情報を含む画像データを解析して、エネルギーアプリケータの周囲の比吸収率（ＳＡＲ）を、画像データから得られた組織温度情報の関数として決定するように適合されている。患者から直接ＳＡＲを取得することに対する考えられる利点は、アンテナまたは電極の局部的な範囲における任意の組織の不整合が、ＳＡＲを使用して検出されることである。患者において使用されている電極またはアンテナからＳＡＲを計算することは、不均一な切除領域の始まりを検出することを可能にし得る。
一部の実施形態において、患者の解剖学的構造が、腫瘍および周囲の正常な組織を視覚化するために、ＣＴ走査、ＭＲＩ走査、超音波、ＰＥＴ走査などのようないくつかの走査方式のうちの１つ以上によって走査され得る。それによって、腫瘍の寸法が、決定され得、および／または重要な構造および外側の解剖学的構造に対する腫瘍の場所が、突き止められ得る。エネルギーアプリケータの最適な数とサイズとは、最小数の電極の挿入と、周囲の健康な組織に対する最小の損傷とで、切除等温線が、腫瘍を最適に取り囲み、殺し得るように選択され得る。
電気外科システム１００は、複数の熱プロファイルまたはオーバレイ２０２〜２０２ｎを含むライブラリ２００を含み得る。この記載において使用されるように、「ライブラリ」は、概して、任意の、保管場所、データバンク、データベース、キャッシュ、ストレージユニットなどを指す。オーバレイ２０２〜２０２ｎのそれぞれは、特定のエネルギーアプリケータの設計、特定のエネルギーアプリケータアレイ、および／または露出時間に特徴的であり、および／または特異的である熱プロファイルを含み得る。オーバレイの実施形態の例は、「ＰＯＲＴＡＢＬＥ ＴＨＥＲＭＡＬＬＹ ＰＲＯＦＩＬＩＮＧ ＰＨＡＮＴＯＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＵＳＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ」と題される、２００６年９月１３日に出願された、同一人に譲渡された米国特許出願第１１／５２０，１７１号と、「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＴＨＥＲＭＡＬＬＹ ＰＲＯＦＩＬＩＮＧ ＲＡＤＩＯＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＥＬＥＣＴＲＯＤＥＳ」と題された、２００７年７月１６日に出願された、米国特許出願第１１／８７９，０６１号に開示されており、これらの開示は、本明細書においてその全体が参考として援用される。
本開示の実施形態にしたがった、ライブラリ２００は、データベース２８４を含み得、データベース２８４は、エネルギーアプリケータデータ、例えば、１つ以上のエネルギーアプリケータ（例えば、図１に示された１、２、および３）および／または１つ以上のエネルギーアプリケータアレイ（例えば、図１に示された「Ｅ」）と関連付けられるパラメータを格納および検索するように構成されている。エネルギーアプリケータまたはエネルギーアプリケータアレイと関連して、データベース２８４に格納されたパラメータは、エネルギーアプリケータ（またはエネルギーアプリケータアレイ）識別子、エネルギーアプリケータ（またはエネルギーアプリケータアレイ）の寸法、周波数、切除の長さ（例えば、放射セクションの長さと関連して）、切除の直径、時間係数（ｔｅｍｐｏｒａｌ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）、形状の測定基準（ｍｅｔｒｉｃ）、および／または周波数の測定基準（ｍｅｔｒｉｃ）を含み得るが、それらには限定されない。一実施形態において、切除パターンのトポロジーは、データモデル２８４に含まれ得、例えば、エネルギーアプリケータアレイ（例えば、図１に示された２５）のワイヤーフレームモデル、および／またはエネルギーアプリケータアレイと関連付けられる放射パターンの表示である。
本開示の実施形態にしたがったライブラリ２００は、例えば、ＤＩＣＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅの頭字語である）でフォーマットされた医学画像を含む画像保存伝送システム（ＰＡＣＳ）データベース（図１に５８として概略的に示されている）と通信するように関連付けられ得る。ＰＡＣＳデータベース５８は、組織温度情報を含む画像データを格納および検索するように構成され得る。図１に示されているように、プロセッサユニット２６は、ＰＡＣＳデータベース５８と通信するように関連付けられ得る。標的組織体積の事前の処置と関連付けられる画像データが、ＰＡＣＳデータベース５８から検索され得、そして、ＳＡＲが、組織温度情報の関数として、画像データから計算され得ることが想定され、本開示の範囲内である。
ライブラリ２００に格納され、および／またはＰＡＣＳデータベース５８から検索可能な画像および／または非図表データは、電気外科システム１００を構成し、および／またはその作動を制御するために使用され得る。例えば、本開示の実施形態にしたがった、エネルギーアプリケータと関連付けられる熱プロファイリングデータは、機器および／または臨床医の動きを制御する、例えば、大きな血管、健常組織、または重要な膜障壁などの重要な構造を臨床医が切除することを回避することを可能にするために、フィードバックツールとして使用され得る。
ライブラリ２００に格納され、および／またはＰＡＣＳデータベース５８から検索可能な画像および／または非図表データは、例えば、切除手順などの手順の計画および効果的な実行を容易にするために使用され得る。本開示の実施形態にしたがった、エネルギーアプリケータと関連付けられる熱プロファイリングデータは、切除プロセスの前に、どのように切除が生じるかに関する予報的な表示として使用され得る。本開示の実施形態にしたがった、エネルギーアプリケータと関連付けられる熱プロファイリングデータは、エネルギーアプリケータの周囲の比吸収率（ＳＡＲ）を決定するために使用され得る。エネルギーアプリケータに対するシミュレーションされた放射パターンは、エネルギーアプリケータの周囲のＳＡＲの関数として生成され得る。例えば、有限要素解析（ＦＥＡ）環境において電界方程式と結合されたＰｅｎｎｅｓの生体熱方程式は、概して、生物学的組織においてエネルギー堆積をモデリングするコンピュータシュミレーションのための主要な構造を提供する。有限要素解析（ＦＥＡ）環境において電界方程式と結合されたＰｅｎｎｅｓの生体熱方程式は、エネルギーアプリケータの周囲のＳＡＲの関数として、エネルギーアプリケータに対するシミュレーションされた放射パターンを生成するために使用され得ることが、想定され、また、本開示の範囲内である。例えば、画像、シミュレーションされた放射パターン（例えば、図２０および図２１のそれぞれに示された「Ｐ１」および「Ｐ２」）、および／またはユーザインターフェース５０の表示デバイス２１に表示された情報が、例えば、組織、腫瘍、およびがん細胞の切除などの組織の温熱処置の間に、さらに最適な結果をどのように達成するかをさらに良く視覚化し、理解するために、臨床医によって使用され得る。
本開示にしたがった、エネルギー送達デバイスの比吸収率の測定および特徴付けに適したシステム（図９において９００として概略的に示されている）の実施形態は、図２〜図４の試験設備アセンブリ３００と、試験設備アセンブリ３００の中に配置された感熱性の色変化媒体（例えば、図３および図４に示された３３１）とを含み、そして、感熱性媒体の周囲に配置されたヒドロゲル材料３０４を含み得る。試験設備アセンブリ３００は、筐体３０２を含み、筐体３０２は、壁３０２ａと、壁３０２ａに画定されたポート３０３と、筐体３０２の内部領域（図２において３０１として概略的に示されている）に配置された、感熱性色変化媒体の少なくとも一部分を支持するように適合された支持部材３２５とを含む。感熱性色変化媒体は。感熱性の紙または感熱フィルムのシートまたは層であり得、単一層または複数層の構造であり得、そして、支持基板を含み得る。感熱性媒体の層は、異なる材料から構成され得る。
筐体３０２は、多量の流体および／またはゲル材料３０４、例えば、導電性かつ熱伝導性ポリマー、ヒドロゲル、または導電性と熱伝導性とを有する他の適切な透明もしくは実質的に透明な媒体を含むように構成され得る。筐体３０２は、底部３１５と、底部３１５から上方に延びる壁３０２ａとを含むことにより、内部領域または内部空間（例えば、図２に示された３０１）を画定する。筐体３０２は、任意の適切な材料、例えば、プラスチックまたは他の成形可能な材料から製造され得、そして、実質的に長方形または箱型の形状を有し得る。実施形態において、筐体３０２は、非導電性の材料、例えば、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などのプラスチックなどを含み得る。筐体３０２は、金属、プラスチック、セラミック、複合材、例えば、プラスチック−金属複合材もしくはセラミック−金属複合材、または他の材料から製造され得る。一部の実施形態において、筐体３０２は、熱伝導性の高い材料、例えばアルミニウムで形成される。筐体３０２の形状およびサイズは、図２〜図４に描かれた構成とは異なり得る。筐体３０２は、例えば、円形、卵形、腎臓形状、肝臓形状、または肺形状などの異なる解剖学的構造を有し得、これらの形状は、処置手順を実際に行う前に、患者に対する温熱処置の潜在的な効果を臨床医がより良く視覚化することを可能にし得る。
本開示の実施形態にしたがった筐体３０２は、１つ以上のポート（例えば、図３に示された３０３）を含み、１つ以上のポートは、筐体３０２に画定され、そして、プローブ（図１、図４、図７、図８、および図９において１として概略的に示されている）の少なくとも遠位部分が、筐体３０２の内部領域に配置されることを可能にするように構成されている。ポートは、異なるサイズのプローブを収容するように構成され得る。
図３に示されているように、固定具または取付具３０６が、ポート３０３に提供され得る。取付具３０６は、筐体３０２の壁３０２ａを通って延びるように構成され得る。取付具３０６は、概して、通路（例えば、図２に示された３０８）を画定する管状部分（例えば、図３に示された３０７）を含み、通路は、その中を通るプローブ（例えば、図４に示された１）を選択的に受け取るように構成されている。実施形態において、例えば、プローブが取付具３０６から取り外されたときに、取付具３０６は、筐体３０２の中からのヒドロゲル３０４の漏れを防ぐように構成され得る。取付具３０６は、追加的に、または代替的に、プローブが、取付具３０６の中を通って挿入されたときに、プローブの周囲に実質的に流体密なシールを形成し得る。取付具３０６は、単一使用の取付具であり得る。取付具３０６は、各使用後、または数回の使用後に交換可能であり得る。取付具３０６は、ルアー型取付具、穿刺可能な膜ポート等を含み得るが、それらには限定されない。ガード３０６ａが、取付具３０６の反対側に配置されることにより、取付具３０６の偶発的な接触または破壊を妨げ得る。本開示の実施形態にしたがった、試験設備アセンブリ３００は、例えば、複数のプローブを収容するために、筐体３０２の中に画定された複数のポートを含み得る。試験設備アセンブリ３００は、追加的に、または代替的に、複数の取付具３０６を含み得る。
一部の実施形態において、試験設備アセンブリ３００は、筐体３０２内に配置された接地リング３１０を含む。接地リング３１０は、任意の適切な導電性材料、例えばアルミニウムなどの金属を含み得る。熱プロファイリングシステム９００の作動の間、接地リング３１０は、試験設備アセンブリ３００と関連付けられるエネルギーアプリケータから電磁エネルギーを受け取り、および／または試験設備アセンブリ３００と関連付けられるエネルギーアプリケータへ電磁エネルギーを送り得る。図２および図３に示されるように、接地リング３１０は、例えば、筐体３０２の内周の周りを実質的に延びるように、筐体３０２の形状を実質的に補完する形状を有し得る。接地接続３１２が、提供され得、接地接続３１２は、接地リング３１０と電気接続するように適合されている。図３および図４に示されているように、接地接続３１２は、筐体３０２の壁を通って延び得、そして、電気外科電力発生源（例えば、図９に示された１６）に接地リング３１０を電気接続するために使用され得る。一部の実施形態において、接地リング３１０は、取り外し可能であり得る。接地リング３１０は、接地リング３１０の存在によって引き起こされ得るあらゆる反射エネルギーを減少させるために取り除かれ得、このことは、プローブの構成と作動パラメータとによって影響され得る。例えば、マイクロ波作動周波数が使用されるときに、接地リング３１０を取り除くことが望ましいことがあり得る。
本開示の実施形態にしたがった試験設備アセンブリ３００は、筐体３０２の壁３０２ａの内側表面に配置され、そこから内方に延びている支持部材３２５を含み、そして、筐体の下側表面から筐体３０２の中へと上方に延びている少なくとも１つの支持ロッド３２２を含み得る。図６は、支持部材３２５の実施形態を示し、支持部材３２５は、棚部分３２０と、棚部分３２０の平坦な上表面「Ｓ」に画定された溝３２０ａの形式の窪みと、棚部分３２０に結合された棚支持部材３２８とを含む。棚部分３２０と棚支持部材３２８とは、一体をなして形成され得る。図６に示されているように、チャネル３２８ａが、棚支持部材３２８に画定され、そして、そこを通って延びている。一部の実施形態において、チャネル３２８ａは、実質的に円筒形の形状を有し、溝３２０ａは、実質的に半円筒形の形状を有し、そして、溝３２０ａは、チャネル３２８ａの下側半円筒形部分と実質的に整列され得る。
図９は、本開示にしたがった熱プロファイリングシステム９００の一実施形態を示し、熱プロファイル９００は、図２〜図４の試験設備アセンブリ３００と、画像化システム９１８とを含む。画像化システム９１８は、画像データを生成することができる画像収集ユニット９１２を含み、そして、画像収集ユニット９１２と通信する画像処理ユニット９５４を含み得る。画像収集ユニット９１２は、画像を表示する入力画素データを生成することができる任意の適切なデバイス、例えば、デジタルカメラまたはデジタルビデオレコーダを含み得る。画像は、例えば、５１２０本の走査線を有し、１走査線当たり４０９６画素を有し、そして、１画素当たり８ビットを有し得る。本明細書においてさらに詳細に記載されるように、適切な感熱性媒体３３１の少なくとも１つのシートまたは層が、筐体３０２の内部領域（図２において３０１として概略的に示された）の中に配置される。本開示の実施形態にしたがった画像収集ユニット９１２が、感熱性媒体３３１に形成された熱放射パターンの時系列画像データを捕捉するように構成され、そして、筐体３０２の内部領域の上に配置され得るか、または感熱性媒体３３１またはその一部分の画像の捕捉を容易にするように配置され得る。
一部の実施形態において、感熱性媒体３３１は、液晶（ＬＣ）検温紙を含み得る。複数の感熱性媒体３３１のシートが、エネルギーアプリケータの特性、および／またはパラメータ、および／または電力発生源の設定にしたがって、シートの上に一組の熱プロファイルを生成するために提供され得る。感熱性媒体３３１のシートの形状、サイズ、および数は、図３および図４に描かれた構成とは異なり得る。一部の実施形態において、感熱性媒体３３１は、選択された筐体（例えば、図２〜図４に示された３０２）の形状に適合する形状を有し得、および／または感熱性媒体３３１は、その周りを、加熱された媒体、例えば、ヒドロゲルが循環するのを可能にするような形状にされ得る。
熱プロファイリングシステム９００は、電気外科電力発生源１６を含み得る。図９に示されているように、試験設備アセンブリ３００と関連付けられるエネルギーアプリケータ１の給電線１ａは、電気外科電力発生源１６のアクティブポートまたはアクティブ端子に電気結合され得、そして、試験設備アセンブリ３００の接地接続３２１は、電気外科電力発生源１６のリターンポートまたはリターン端子に電気結合され得る。
本開示の実施形態にしたがった熱プロファイリングシステム９００は、熱制御ユニット（図示せず）を含み得、熱制御ユニットは、ヒドロゲル３０４の温度を検出し、所定の温度または所定の温度範囲にヒドロゲル３０４を維持することができる。本開示の実施形態にしたがって、ヒドロゲル３０４の周囲の温度と感熱性媒体３３１の閾値温度との間の差が、比較的に小さくなるように、例えば、断熱条件に近いことを可能にするように設計される。例えば、熱プロファイリングシステム９００は、約３４．５度の温度でヒドロゲル３０４を維持するように構成され得、そして、感熱性媒体３３１は、約３５．０度の閾値温度を有するように選択され得る。
本開示の実施形態による感熱性媒体３３１は、感熱性媒体３３１に空隙を規定する切り抜き部分（例えば、図５に示される３３２）を備える。この切り抜き部分は、エネルギーアプリケータの輪郭に実質的に一致するように構成され得、そしてこのエネルギーアプリケータと感熱性媒体３３１との間に、この切り抜き部分の縁部において間隙（例えば、図７に示される「Ｇ」）を提供するように構成され得る。感熱性媒体３３１は、任意の適切な感熱性を有し得る。いくつかの実施形態において、感熱性媒体３３１は、約１℃の感熱性を有する。感熱性媒体３３１またはその一部分は、支持部材３２５の少なくとも一部分を覆って配置され得る。さらに、または代替的に、感熱性媒体３３１の少なくとも一部分は、１つ以上の支持ロッド３２２を覆って配置され得る。
いくつかの実施形態において、感熱性媒体３３１の少なくとも一部分は、棚部分３２０を覆って配置され、そして切り抜き部分３３２の長手方向軸（例えば、図５に示される「Ａ−Ａ」）を棚支持部材３２８の溝３２８ａの中心長手方向軸（例えば、図６に示される「Ａ−Ａ」）と実質的に整列させるように配置される。いくつかの実施形態において、切り抜き部分３３２の長手方向軸（例えば、図５に示される「Ａ−Ａ」）は、溝３２８ａの中心長手方向軸（例えば、図６に示される「Ａ−Ａ」）に対して平行に配置される。図３および図９に協同して示されるように、取付具３０６が、筐体３０２の壁３０２ａに規定されたポート３０３に提供され得、ここで取付具３０６の管状部分３０７は、ポート３０３を通って支持部材３２５の溝３２８ａ内へと延びるように構成され得る。ポート３０３および溝３２８ａの中に配置された管状部分３０７は、感熱性媒体３３１の切り抜き部分３３２に対するエネルギーアプリケータ（例えば、図４および図９に示される１）の整列を維持することを補助し得る。取付具３０７は、管状部分３０７と実質的に同軸に整列するスリーブ部材（例えば、図４に示される３０８ａ）を備え得、例えば、内部に配置されるエネルギーアプリケータ部分の周りに弾力性圧縮シールを提供する。このスリーブ部材は、柔軟な材料（例えば、シリコーンゴム、天然ゴムもしくは合成ゴム、または他の適切な弾力性圧縮性材料）から形成され得る。
いくつかの実施形態において、棚部分３２０および１つ以上の支持ロッド３２２は、感熱性媒体３３１を筐体３０２内で支持するように機能する。棚部分３２０および支持ロッド３２２は、本開示の実施形態によれば、感熱性媒体３３１が筐体３０２の底部３１５の外装表面に対して実質的に平行な面（例えば、図５に示される「Ｐ」）内に維持されるように、感熱性媒体３３１を支持するように構成され得る。棚部分３２０および支持ロッド３２２は、さらに、または代替的に、感熱性媒体３３１が棚部分３２０の面に対して実質的に平行な面内に維持されるように、感熱性媒体３３１を支持するように構成され得る。棚部分３２０および支持ロッド３２２は、さらに、または代替的に、切り抜き部分３３２の長手方向軸（例えば、図５に示される「Ａ−Ａ」）が、関連するエネルギーアプリケータ（例えば、図８に示される１）の中心長手方向軸（例えば、図８に示される「Ａ−Ａ」）と実質的に整列するように、感熱性媒体３３１を支持するように構成され得る。
熱プロファイリングシステム９００は、本開示の実施形態によれば、筐体３０２の内部領域への視野を提供するための透明筐体部分（例えば、図４に示される「Ｗ」）を備え、そして筐体３０２の上に選択的に重なるように構成されたカバー３４０を備え得る。カバー３４０またはその一部分は、任意の適切な透明材料または実質的に透明な材料（例えば、ガラス、光学的に透明な熱可塑性物質（例えば、ポリアクリルガラスまたはポリカーボネートガラス））から製造され得る。いくつかの実施形態において、筐体３０２は、上縁部（例えば、図２に示される３３９）を備え、この上縁部は、任意の適切な形状をとり得る。カバー３４０は、任意の適切な固定要素（例えば、ねじ、ボルト、ピン、クリップ、クランプ、および蝶番）によって、筐体３０２の上縁部に取り外し可能に固定可能であり得る。
図９に示されるように、熱プロファイリングシステム９００は、電気外科電力発生源９１６および筐体３０２に作動可能に関連する画像化システム９１８を備え、そして電気外科電力発生源９１６に電気的に結合された表示デバイス２１を備え得る。例えば、画像化システム９１８は、感熱性媒体３３１において起こる視覚的変化ならびに／あるいは電気外科電力発生源９１６のパラメータおよび／または設定（例えば、電力設定、時間設定、波設定、デューティサイクル設定、エネルギーアプリケータ１の構成など）を記録するための、画像収集ユニット９１２を備え得る。画像化システム９１８は、ＰＡＣＳデータベース（例えば、図１に示される５８）と通信可能に結合され得る。画像化システム９１８はまた、画像処理ユニット９５４を備え得、これに、携帯格納媒体９５８が電気的に接続され得る。携帯格納媒体９５８は、とりわけ、ＤＩＣＯＭ形式の画像データをＰＡＣＳデータベース（例えば、図１に示される５８）に伝送することを可能にし得る。図９に示されるように、画像処理ユニット９５４は、画像収集ユニット９１２と電力発生源９１６との間に電気的に接続され、そして表示デバイス２１に電気的に接続され得る。
本明細書中以下で、本開示に従う熱ファントムおよび画像解析を使用して、比吸収率を測定し、そしてエネルギーアプリケータを特徴付ける方法が、図１〜図９を参照しながら記載される。図２〜図４の試験設備アセンブリ３００が提供され、そしてヒドロゲル材料３０４が、試験設備アセンブリ３００の筐体３０２の内部領域３０１に導入される。切り抜き部分３３２を備える感熱性媒体３３１が、ヒドロゲル３０４を収容する筐体３０２に、例えば、感熱性媒体３３１の色が変わる面がカバー３４０に面するような様式で、すなわち、底部３１５の逆を向くような様式で入れられる。感熱性媒体３３１は、感熱性媒体３３１の少なくとも一部分が支持部材３２５の棚部分３２０上に位置するように、そして／または感熱性媒体３３１の少なくとも一部分が支持ロッド３２２上に位置するように、筐体３０２内に配置され得る。１つの実施形態において、ねじなどのファスナーが、感熱性媒体３３１を棚部分３２０および／または支持ロッド３２２に固定するために使用され得る。感熱性媒体３３１が筐体３０２内のヒドロゲル３０４に沈められた状態で、カバー３４０が筐体３０２に固定され得、例えば、感熱性媒体３３１を筐体３０２内に実質的に閉じ込める。
選択されたエネルギーアプリケータ（例えば、図１、４および９に示される１）が、遠位先端部分（例えば、図１に示される１ｂ）をポート３０３内に配置された取付具３０６に入れ、そしてこの取付具に通してエネルギーアプリケータを、このエネルギーアプリケータの放射セクションの少なくとも一部分が感熱性媒体３３１の切り抜き部分３３２に位置するまで進めることによって、ポート３０３を通して筐体３０２に導入される。図７に示されるように、切り抜き部分３３２内に配置されたエネルギーアプリケータ１は、感熱性媒体３３１から距離または間隙「Ｇ」の間隔を空け得る。間隙「Ｇ」は、感熱性媒体３３１とエネルギーアプリケータ１とを接触させることなく、達成され得る限り狭い距離であるように構成され得る。いくつかの実施形態において、間隙「Ｇ」は、約１ミリメートルであり得る。図７に示されるように、間隙「Ｇ」の幅は、エネルギーアプリケータ１の全外周の周囲と実質的に同じであり得、例えば、画像処理および解析段階における誤差を最小にする。
エネルギーアプリケータ１は、電気外科電力発生源９１６のアクティブポートまたは端子に電気的に接続され、そして試験設備アセンブリ３００の接地接続３１２は、電力発生源９１６のリターンポートまたは端子に電気的に接続される。試験設備アセンブリ３００は、本開示の実施形態によれば、試験設備アセンブリ３００内に配置されたエネルギーアプリケータ１の少なくとも遠位部分の位置を、エネルギーアプリケータ１の中心長手方向軸（例えば、図８に示される「Ａ−Ａ」）が感熱性媒体３３１を含む面（例えば、図５に示される「Ｐ」）に対して実質的に平行であるように維持するように適合される。
いくつかの実施形態において、電力発生源９１６は、所定の設定に構成または設定される。例えば、電力発生源９１６は、所定の温度（例えば、疼痛の処置のために使用され得る温度（例えば、約４２℃または約８０℃））、所定の波形、所定のデューティサイクル、活性化の所定の期間または持続時間などに設定され得る。
エネルギーアプリケータ１が試験設備アセンブリ３００内に配置される場合、画像化システム９１８は活性化されて、感熱性媒体３３１の任意の視覚的変化、電力発生源９１６の設定および／またはパラメータ、ならびにエネルギーアプリケータ１の構成を記録し得る。
本開示の１つの実施形態によれば、電気外科電力発生源９１６の活性化の前に、筐体３０２内のヒドロゲル３０４の温度は、約３７℃の温度に安定化される。電力発生源９１６が活性化される場合、エネルギーアプリケータ１の放射セクション（例えば、図４に示される「Ｒ１」）と接地リング３１０との間で通信される電磁エネルギーは、感熱性媒体３３１に作用して、この感熱性媒体上に熱画像（例えば、図１０に示される「Ｓ１」）を作成させる。
この方法は、画像化システム９１８を作動させて時系列の熱画像（例えば、それぞれ図１０、１２および１４に示される「Ｓ１」、「Ｓ２」および「Ｓ３」）を捕捉する工程をさらに包含し得る。例えば、感熱性媒体３３１上に作成された温度勾配または「ハロー（ｈａｌｏ）」は、画像化システム９１８の画像収集ユニット９１２により捕捉され得、そしてこの画像化システムと通信可能に結合された画像処理ユニット９５４または携帯格納媒体９５８に電子的に格納され得る。エネルギーアプリケータ１から放出される電磁放射線により生成する熱は、感熱性媒体３３１に影響を与えるので、温度勾配または「ハロー」（例えば、有色のリングまたはバンド）は、比較的高温の領域および比較的低温の領域を示す。使用される特定の感熱性媒体３３１は、ある範囲の温度ではなく、目的の１つの温度のみを示すように選択され得ることが想定される。
さらに、画像化システム９１８は、感熱性媒体３３１上における画像の作成に関連する、電気外科電力発生源９１６の設定および／またはパラメータ（例えば、温度、インピーダンス、電力、電流、電圧、作動モード、電磁エネルギーの印加の持続時間など）を記録および格納し得る。
感熱性媒体３３１上に作成された画像の収集後、電力発生源９１６が脱活性化され得、そしてエネルギーアプリケータ１が筐体３０２から引き抜かれ得る。使用済みの感熱性媒体３３１は、筐体３０２から取り出され得、そして新たな未使用の感熱性媒体３３１と交換され得る。上記方法は、電力発生源９１６についての設定および／またはパラメータの同じセットまたは異なるセットについて、ならびに／あるいはエネルギーアプリケータ１の同じ構成または異なる構成について、繰り返され得る。
熱プロファイリングシステム９００は、任意の適切な低温エネルギーシステムおよび／または切除エネルギーシステム（例えば、切除エネルギーを送達するためにマイクロ波アンテナを使用するマイクロ波エネルギーシステムが挙げられる）と組み合わせて使用され得る。上記熱プロファイリングシステム９００は、１つのエネルギーアプリケータ１の特徴付けに関連して具体的に記載された。しかし、試験設備アセンブリ３００は、上記方法に従って、複数（例えば、２つ以上）のエネルギーアプリケータを受容するように構成され、そしてその画像および／またはデータが収集されるように構成されることが想定され、そして本開示の範囲内である。
熱プロファイリングシステム９００の使用中に、画像化システム９１８の画像収集ユニット９１２は、感熱性媒体３３１の一連の画像を獲得し、この感熱性媒体上に形成された色バンドが、エネルギーアプリケータ１の周囲に配置される。画像収集ユニット９１２は、画像収集前の様々な時間遅延を有する一連の画像を獲得し得る。いくつかの実施形態において、画像収集ユニット９１２は、時系列の画像を獲得し、この場合、この一連の画像は、時間に沿って、均一な時間間隔で記録される。
図１０、図１２および図１４は、熱プロファイリングシステム９００の使用中にｔがｔ１、ｔ２およびｔ３に等しい時点で感熱性媒体３３１上に形成された、熱放射パターンそれぞれ「Ｓ１」、「Ｓ２」および「Ｓ３」の概略的に図示された表現とともに、感熱性媒体３３１の切り抜き部分３３２内に配置されたエネルギーアプリケータ１を示す。図１０、図１２および図１４において、複数の色バンド（本明細書中で温度バンドともまた称される）が、エネルギーアプリケータ１の周囲に示されている。感熱性媒体３３１上の温度バンドの形状、サイズおよび数は、図１０、図１２および図１４に図示される構成から変わり得る。
画像化システム９１８は、種々の実施形態によれば、画像収集ユニット９１２と通信する画像処理ユニット９５４を備える。画像収集ユニット９１２により収集された時系列の画像データ（またはＭＲＩなどの他の画像化方式からの画像データ）は、画像処理ユニット９５４のメモリ（図示せず）に入力されて格納され得る。本開示の実施形態によれば、１つ以上の温度バンド（例えば、図１４に示される「Ｂ１」、「Ｂ２」、「Ｂ３」および／または「Ｂ４」）は、ユーザにより手動で（例えば、ポインティングデバイス（例えば、図１に示される２７）および／または表示デバイスのタッチスクリーン能力（例えば、図１に示される２１）を使用して、あるいは自動的に（例えば、画像処理ユニット９５４によって）のいずれかで、画像を処理してエネルギーアプリケータ１を特徴付ける際に使用するためのデータを生成するために、選択され得る。
本開示の実施形態による方法は、強度値が所定の閾値より高い全ての画素をフォアグラウンド値に設定し、そして残りの全ての画素をバックグラウンド値に設定することによって、画像データを閾値化してセグメント化する工程を包含する。
図１１、図１３および図１５は、ｔがそれぞれｔ１、ｔ２およびｔ３に等しい時点での選択された温度バンド「Ｂ２」を示す、図１０、図１２および図１４の感熱性媒体の一部分の、それぞれの閾値化されたパターンの画像「Ｔ１」、「Ｔ２」および「Ｔ３」を示す。
本開示の実施形態による方法は、内側境界（例えば、図１６Ｂおよび図１７Ｂに示される「ＩＢ」）および／または外側境界（例えば、図１６Ｂおよび図１７Ｂに示される「ＯＢ」）により囲まれた選択された温度バンド（例えば、図１６Ａおよび図１７Ａに示される「Ｂ」）の閾値化されたパターンの画像に基づいて、画像データを生成する工程を包含する。
図１６Ａは、ｔがｔｎに等しい時点での選択された温度バンド「Ｂ」を示し、そして図１７Ｂは、ｔがｔｎ＋１に等しい時点での温度バンド「Ｂ」を示す。図１６Ｂおよび図１７Ｂに図式的に示されるように、時系列画像データの閾値化は、この時系列画像データの各画像データにおいて、選択された色バンドの内側境界および外側境界を検出するために使用され得る。
温度バンド（例えば、図１６Ｂおよび図１７Ｂの「Ｂ」）の境界上にある２つの点間の位置関係の例が、図１８および図１９に示される。説明の目的で、ｔがｔｎに等しい時点（図１８において実線の曲線で示され、そして図１９において破線の曲線で示される）、およびｔがｔｎ＋１に等しい時点（図１９において実線の曲線で示される）での、温度バンドの内側境界「Ｌ１」および外側境界「Ｌ２」が、等しい目盛単位「Ｄ」を有する座標格子上にプロットされている。簡潔にするために、単位「Ｄ」は、説明の目的で、切り抜き部分の幅と等しくされ得る。他の空間データまたは特徴（例えば、格子線もしくは印、または画像収集前に感熱性媒体上に置かれる物体、またはエネルギーアプリケータの直径）が、測定目盛を確立するために使用され得ることが想定される。
図１８および図１９において、点「Ｐ１」および「Ｐ２」の各々は、１つの画素に対応しても、一群の画素に対応してもよい。図１８を参照すると、ｔがｔｎに等しい時点で、内側境界「Ｌ１」上の点「Ｐ１」は、切り抜き部分の縁点から長さ「Ｊ」だけ間隔を空けており、そして外側境界「Ｌ２」上の点「Ｐ２」は、切り抜き部分の縁点から長さ「Ｋ」だけ間隔を空けている。この例において、長さ「Ｊ」は、単位「Ｄ」の２倍に等しい。ここで図１９を参照すると、ｔがｔｎ＋１に等しい時点で、内側境界「Ｌ１」上の点「Ｐ１」は、切り抜き部分の縁点から長さ「Ｌ」だけ間隔を空けており、そして外側境界「Ｌ２」上の点「Ｐ２」は、切り抜き部分の縁点から長さ「Ｍ」だけ間隔を空けている。この例において、長さ「Ｌ」は、単位「Ｄ」の２．５倍に等しい。この例において、ｔｎに等しい時刻ｔからｔｎ＋１に等しい時刻ｔまでで、この温度バンドの内側境界「Ｌ１」上の点「Ｐ１」は、この座標格子上の第一の位置から第二の位置まで、単位「Ｄ」の半分に等しい距離だけ移動することが、この座標格子から計算され得る。本開示の１つの実施形態によれば、この温度バンドの内側境界「Ｌ１」上の点「Ｐ１」の位置変化の決定は、比吸収率を計算する際に使用するための温度差の値ΔＴを提供する。ｔｎに等しい時刻ｔからｔｎ＋１に等しい時刻ｔまでの時間の差は、画像収集デバイス（例えば、図９に示される９１２）のフレーム速度により設定され得る。
比吸収率（ＳＡＲ）は、以下の式
Figure 2011251130
 により計算され得、この式において、ｃρは、ヒドロゲル３０４の比熱（ジュール／ｋｇ・℃の単位）であり、ΔＴは、温度差（℃）であり、そしてΔｔは、フレーム速度またはその分数もしくは倍数に従う、秒の単位での期間である。
本明細書中以下で、エネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法が、図２２を参照しながら記載される。本明細書中に提供される方法の工程は、本開示の範囲から逸脱することなく、組み合わせで、および本明細書中に提供される順序とは異なる順序で実施され得ることが理解されるべきである。
図２２は、本開示の１つの実施形態による、エネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法を図示する流れ図である。工程２２１０において、エネルギーアプリケータ（例えば、図４および図９に示される１）が提供され、このエネルギーアプリケータは、放射セクション（例えば、図４に示される「Ｒ１」）を備える。ある実施形態において、この放射セクションは、伝送線（例えば、図９に示される９１）を介して電気外科電力発生源（例えば、図９に示される９１６）に電気的に結合される。このエネルギーアプリケータは、放射セクションと伝送線との間に電気的に結合された給電線（例えば、図４および図９に示される１ａ）を備え得る。
工程２２２０において、感熱性媒体（例えば、図５に示される３３１）が提供され、この感熱性媒体は、この感熱性媒体内に空隙を規定する切り抜き部分（例えば、図５に示される３３２）を備える。この切り抜き部分は、このエネルギーアプリケータの放射セクションの少なくとも一部分を内部に受容するように構成される。この切り抜き部分は、このエネルギーアプリケータとこの感熱性媒体との間で、切り抜き部分の縁部において、間隙（例えば、図７に示される「Ｇ」）を提供するように構成され得る。この感熱性媒体は、約１℃の熱感度を有し得る。
工程２２３０において、ヒドロゲル材料（例えば、図９に示される３０４）を収容するように構成された内部領域（例えば、図２に示される３０１）を有する筐体（例えば、図２〜図４に示される３０２）が提供される。この筐体は、ポート（例えば、図３に示される３０３）を備え、このポートは、この内部領域内へと開口しており、そしてこのポートを通してエネルギーアプリケータを受容するように構成されている。
工程２２４０において、感熱性媒体は、この内部領域内に配置されて、切り抜き部分の長手方向軸（例えば、図５に示される「Ａ−Ａ」）を、このポートの中心長手方向軸（例えば、図３に示される「Ａ−Ａ」）と実質的に整列させる。内部領域内での感熱性媒体の配置を容易にするために、この感熱性媒体の少なくとも一部分を支持するように構成された支持部材（例えば、図３および図６に示される３２５）が提供され得る。この支持部材は、このポートの中心長手方向軸と実質的に整列する中心長手方向軸（例えば、図６に示される「Ａ−Ａ」）を有する、チャネル（例えば、図６に示される３２８ａ）を備え得る。
工程２２５０において、エネルギーアプリケータの放射セクション（例えば、図４に示される「Ｒ１」）またはその一部分は、切り抜き部分（例えば、図７に示される３３２）内に配置され、ここで、このエネルギーアプリケータは、例えば、図７および図８に示されるように、この切り抜き部分の長手方向軸と中心を合わせて整列させられる。
工程２２６０において、この放射セクションは、電磁エネルギーを放出させられる。いくつかの実施形態において、この電気外科電力発生源からのエネルギーは、伝送線を介して放射セクションへと伝送させて、この放射セクションに電磁エネルギーを放出させる。この放射セクションにより放出される電磁エネルギーにより、熱放射パターンが、感熱性媒体に形成される。
工程２２７０において、感熱性媒体の少なくとも一部分の一連の連続画像（例えば、図１０、図１２および図１４にそれぞれ示される「Ｓ１」、「Ｓ２」および「Ｓ３」）が捕捉される。画像を代表する入力画素データを生成し得るデバイス（例えば、デジタルカメラまたはデジタルビデオレコーダ）を備える画像獲得ユニット（例えば、図９に示される９１２）が、この目的で提供され得る。この画像獲得ユニットは、感熱性媒体上に形成された熱放射パターンの時系列の画像データを捕捉するように構成され、そして筐体の内部領域上に配置され得るか、または感熱性媒体もしくはその一部分の画像捕捉を容易にするために適切であるように、他の様式で配置され得る。
工程２２８０において、この一連の連続画像が解析されて、このエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する。この一連の連続画像の解析は、閾値化して、この一連の連続画像の各画像における選択された色バンドの、内側境界（例えば、図１６Ｂおよび図１７Ｂに示される「ＩＢ」） および／または外側境界（例えば、図１６Ｂおよび図１７Ｂに示される「ＯＢ」）を検出する工程を包含し得る。
図２３は、本開示の１つの実施形態による、図２２に図示される方法の工程２２８０（この一連の連続画像を解析してこのエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する工程）を実施するための方法工程の順序を図示する流れ図である。工程２２８１において、この一連の連続画像の色バンド（例えば、図１０、図１２および図１４に示される「Ｂ２」）が選択される。この一連の連続画像の色バンドを選択する工程は、工程２２８１において、この一連の連続画像の１つ以上の画像データを、表示デバイスに出力する工程を包含し得る。ポインティングデバイスが、この色バンドのユーザ選択を可能にするために提供され得る。本開示の実施形態によれば、１つ以上の温度バンド（例えば、図１４に示される「Ｂ１」、「Ｂ２」、「Ｂ３」および／または「Ｂ４」）が、ユーザにより手動で（例えば、ポインティングデバイス（例えば、図１に示される２７）および／もしくは表示デバイスのタッチスクリーン能力（例えば、図１に示される２１）を使用して）、または自動的に（例えば、画像処理ユニット（例えば、図９に示される９５４）によって）のいずれかで、選択され得る。
工程２２８２において、この一連の連続画像は閾値化されて（例えば、図１１、図１３および図１５にそれぞれ示される「Ｔ１」、「Ｔ２」および「Ｔ３」）、閾値化された一連の連続画像の各画像データにおける選択された色バンドの内側境界（例えば、図１６Ｂおよび図１７Ｂに示される「ＩＢ」）および／または外側境界（例えば、図１６Ｂおよび図１７Ｂに示される「ＯＢ」）を検出する。一連の連続画像を閾値化する工程は、工程２２８２において、強度値が所定の閾値より高い全ての画素をフォアグラウンド値に設定し、そして残りの全ての画素をバックグラウンド値に設定する工程を包含し得る。
工程２２８３において、温度の変化が、閾値化された一連の連続画像の各画像データにおける選択された色バンドの、内側境界（例えば、図１８および図１９に示される「Ｌ１」）および／または外側境界（例えば、図１８および図１９に示される「Ｌ２」）の位置移動（例えば、図１８および図１９に示される「Ｊ」から「Ｌ」への「Ｐ１」）の関数として決定される。
工程２２８４において、このエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率が、決定された温度の変化の関数として計算される。比吸収率を計算する工程は、工程２２８４において、一連の連続画像に関連する画像獲得デバイスのフレーム速度を得る工程を包含し得る。比吸収率の計算は、本明細書中で上で議論されたように、式（４）を使用して実施され得る。
上記システムおよび方法は、熱ファントムの画像解析に関連するデータを、ＳＡＲ（例えば、エネルギーアプリケータにより放出される放射パターンを予測するために使用される）の計算のために使用して、手順（例えば、切除手順）の計画および効果的な実施を容易にすることを包含し得る。
上記システムおよび方法は、組織温度情報を含む画像データを使用して、ＳＡＲを、手順中の組織温度情報（例えば、電気外科電力発生源に関連する１つ以上の作動パラメータを決定するために使用される）の関数として計算することを包含し得る。上記のように、組織温度情報を含む画像データ（例えば、１つ以上の画像化方式により収集される）は、ＤＩＣＯＭ形式でＰＡＣＳデータベースに格納され得、そしてこの格納された画像データは、手順前および／または手順中に、例えば、手順中のＳＡＲを計算する際に使用するために、このＰＡＣＳデータベースから検索され得る。上記のように、組織温度情報を含む画像データが、手順中に（例えば、手順中にＳＡＲを計算する際に使用するために）１つ以上の画像化方式から受信され得る。電気外科電力発生源に関連する１つ以上の作動パラメータは、手順（例えば、切除手順）中に１つ以上の画像化方式から収集された、リアルタイム（またはほぼリアルタイム）の組織温度データを使用して、決定され得る。
本開示の種々の実施形態によれば、エネルギー適用の周囲のＳＡＲは、上記方法により決定される場合、エネルギーアプリケータにより放出される放射パターンを予測するため、および／または電気外科デバイスの位置を制御するため（例えば、指向性放射パターンと一緒にエネルギーアプリケータを回転させて、感受性構造体（例えば、大きい脈管）、健常組織もしくは重要な膜障壁）を回避するため）、および／またはエネルギーアプリケータに作動可能に関連する電気外科電力発生源を制御するために、使用され得る。
複数の実施形態が、図示および説明の目的で、添付の図面を参照しながら詳細に記載されたが、本発明のプロセスおよび装置は、これらの実施形態により限定されると解釈されるべきではないことが理解されるべきである。上記実施形態に対する種々の改変が、本開示の範囲から逸脱することなくなされ得ることが、当業者に明らかである。

Claims (20)

  1. 内部に規定された内部領域を備える試験設備；
    感熱性媒体であって、該感熱性媒体は、該感熱性媒体内の空隙を規定する切り抜き部分を備え、該感熱性媒体は、該内部領域内に配置されており、該切り抜き部分は、内部に該エネルギーアプリケータの少なくとも一部分を受容するように構成されている、感熱性媒体、
    を備える、エネルギーアプリケータを特徴付ける際に使用するためのシステム。
  2. 前記切り抜き部分が、前記エネルギーアプリケータの前記少なくとも一部分の外側輪郭に実質的に一致するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記切り抜き部分が、前記エネルギーアプリケータの前記少なくとも一部分と、前記感熱性媒体との間に、該切り抜き部分の縁部において間隙を提供するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記間隙の幅が、前記エネルギーアプリケータの前記少なくとも一部分の周囲で実質的に同じであることにより、画像の処理および解析における誤差を最小にする、請求項３に記載のシステム。
  5. 前記試験設備が、前記エネルギーアプリケータの前記少なくとも一部分を適所に維持するように構成されており、その結果、該エネルギーアプリケータの該少なくとも一部分の中心長手方向軸が、前記感熱性媒体を含む面に対して実質的に平行である、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記エネルギーアプリケータの前記少なくとも一部分が、前記切り抜き部分の長手方向軸と中心を合わせて整列してる、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記試験設備が、前記エネルギーアプリケータの前記少なくとも一部分を、前記切り抜き部分の前記長手方向軸と中心を合わせて整列した位置に維持するように構成されている、請求項６に記載のシステム。
  8. 画像化システムをさらに備え、該画像化システムは、画像データを生成し得る画像収集ユニットを備え、該画像収集ユニットは、前記感熱性媒体の画像捕捉を容易にするように配置されている、請求項１に記載のシステム。
  9. 前記画像化システムが、前記画像収集ユニットと通信可能に結合している画像処理ユニットをさらに備える、請求項８に記載のシステム。
  10. 筐体であって、
    底部；
    該底部から上向きに延びる壁であって、 ヒドロゲルを収容するように構成された内部領域を規定する、壁；および
    該壁に規定されたポートであって、該ポートを通してエネルギーアプリケータを受容するように構成されている、ポート、
    を備える、筐体；ならびに
    感熱性媒体であって、該感熱性媒体は、該感熱性媒体内に空隙を規定する切り抜き部分を備え、該感熱性媒体は、該内部領域内に配置されており、該切り抜き部分は、内部に該エネルギーアプリケータの少なくとも一部分を受容するように構成されている、感熱性媒体、
    を備える、エネルギーアプリケータを特徴付ける際に使用するためのシステム。
  11. 前記ポートが中心長手方向軸を備え、そして前記感熱性媒体が、前記筐体の前記内部領域内に、該感熱性媒体の前記切り抜き部分を該ポートの該中心長手方向軸と実質的に整列されて配置される、請求項１０に記載のシステム。
  12. 前記内部領域への視野を提供するための透明筐体部分をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
  13. 画像化システムをさらに備え、該画像化システムは、画像データを生成し得る画像収集ユニットを備え、該画像収集ユニットは、前記感熱性媒体の画像捕捉を容易にするように配置されている、請求項１０に記載のシステム。
  14. エネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法であって、
    放射セクションを備えるエネルギーアプリケータを提供する工程；
    感熱性媒体を提供する工程であって、該感熱性媒体は、該感熱性媒体内に空隙を規定する切り抜き部分を備え、該切り抜き部分は、内部に該放射セクションの少なくとも一部分を受容するように構成されている、工程；
    ヒドロゲルを収容するように構成された内部領域を有する筐体を提供する工程であって、該筐体は、該内部領域内へと開口するポートを備え、該ポートは、該ポートを通して該エネルギーアプリケータを受容するように構成されている、工程；
    該切り抜き部分の長手方向軸を該ポートの中心長手方向軸と実質的に整列させるように、該感熱性媒体を該内部領域内に配置する工程；
    該放射セクションの該少なくとも一部分を該切り抜き部分内に配置する工程であって、該エネルギーアプリケータは、該切り抜き部分の該長手方向軸と中心を合わせて整列する、工程；
    該放射セクションに電磁エネルギーを放出させる工程；
    該感熱性媒体の少なくとも一部分の一連の連続画像を捕捉する工程；および
    該一連の連続画像を解析して、該エネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する工程、
    を包含する、方法。
  15. 前記感熱性媒体を前記内部領域内で、前記切り抜き部分の長手方向軸を前記ポートの中心長手方向軸と実質的に整列させて配置する工程が、該内部領域内に配置された該感熱性媒体の少なくとも一部分を支持するように構成された支持部材を提供する工程を包含し、該支持部材は、該ポートの該中心長手方向軸と実質的に整列したチャネルを備える、請求項１４に記載のエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法。
  16. 前記切り抜き部分が、前記放射セクションの前記少なくとも一部分と前記感熱性媒体との間に、該切り抜き部分の縁部において間隙を提供するように構成されている、請求項１４に記載のエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法。
  17. 前記間隙の幅が、前記放射セクションの前記少なくとも一部分の周囲で実質的に同じであることにより、画像の処理および解析における誤差を最小にする、請求項１６に記載のエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法。
  18. 前記放射セクションに電磁エネルギーを放出させる工程が、電気外科電力発生源から伝送線を介して該放射セクションへとエネルギーを伝送する工程を包含する、請求項１４に記載のエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法。
  19. 前記一連の連続画像を解析して前記エネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する工程が、
    該一連の連続画像の色バンドを選択する工程；および
    該一連の連続画像を閾値化して、該一連の連続画像の各画像において選択された該色バンドの少なくとも１つの境界を検出する工程、
    を包含する、請求項１４に記載のエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法。
  20. 前記一連の連続画像を解析して前記エネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する工程が、
    該一連の連続画像の色バンドを選択する工程；
    該一連の連続画像を閾値化して、閾値化された該一連の連続画像の各画像データにおいて選択された該色バンドの内側境界および外側境界を検出する工程；
    温度の変化を、該閾値化された一連の連続画像の各画像データの該内側境界および該外側境界の位置移動の関数として決定する工程；ならびに
    該エネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を、該決定された温度の変化の関数として計算する工程、
    を包含する、請求項１４に記載のエネルギーアプリケータの周囲の比吸収率を決定する方法。
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