JP2015514504A - 低侵襲用途の加熱／検出カテーテル装置 - Google Patents

Abstract

カテーテル装置は、近位端部および遠位端部を有する同軸ケーブルを含む。そのケーブルは、中空中心導体、外側導体、及び当該導体間の絶縁層を含む。アンテナがケーブルの遠位端部にあり、ダイプレクサがケーブルに接続され、ダイプレクサは第１の周波数の信号を送信する送信機にアンテナを接続するための送信経路、及び第２の周波数の信号を検出する受信機にアンテナを接続するための受信経路を含み、ダイプレクサは２つの経路の信号を互いから分離する。伝送路がケーブルをダイプレクサに接続し、伝送路が、中心導体に接続される管状内側導体の一端部および冷却源に接続するように適合された第２の端部を備える部分を有し、中心導体および内側導体が連続した冷却剤経路を形成する。【選択図】図１

Description

関連出願
本出願は、２０１２年４月１９日に出願された米国仮特許出願第６１／６３５，３４８号の恩典を主張しており、その内容はこれによって参照により本明細書に組み込まれる。

発明の背景
発明の分野
本発明は、低侵襲用途の医療用カテーテル装置に関する。本発明は特に、人間または動物の体内の体液または組織を制御可能に加熱してその温度を検出することを同時に行うために電磁放射線を利用するカテーテル装置に関する。当該装置は、アンテナを内蔵する遠位端部またはプローブを有する本質的に長くてフレキシブルなケーブルであるアンテナカテーテルを含む。その機能を実行するために、当該カテーテルは、選択された標的部位に当該アンテナを位置決めするために体内の血管および他の本来の通路に沿って縫うようにして進むことができるように、直径が小さくてフレキシブルでなければならない。

体内の関心のある領域にカテーテルのプローブを配置することにより、それは、腫瘍、心臓の不整脈、腎疾患、良性前立腺過形成（ＢＰＨ）などを治療するために血液を温める及び／又は組織を除去することができる。

カテーテルケーブルの近位端部は、外部制御ユニットに接続されることができ、当該外部制御ユニットは、体液または組織を加熱するためにカテーテルの先端部におけるアンテナにケーブルを介して電磁エネルギーを送信するための送信機、及びその体液または組織の温度を表す、アンテナによりピックアップされる熱放射を検出する受信機を含む。受信機は、その温度を表示するディスプレイを制御するための対応する温度信号を出力する。また、同じ信号を用いて、選択された加熱プロファイルを維持するために送信機を制御することもできる。

ここで主に関心のあるマイクロ波領域の熱放射を検出する装置に関して、受信機は通常、放射計である。放射計のあらゆる構成要素は、システムの全体的なノイズに寄与するノイズ電力を発生する。従って、放射計の全出力信号は、アンテナにより受信されたノイズだけでなく、当該装置自体内で生じたノイズも含む。装置内の係るばらつきは、測定されるべき有用な信号レベルよりも時として大きい出力信号の変動を生じる可能性がある。これら利得変化を克服するために、アンテナ（未知の熱放射線をピックアップする）と基準温度（カテーテル内の安定したノイズ源または温度センサとすることができる）を交互に接続するためにスイッチ、別名ディッケ（Dicke）スイッチを利用する共通負荷比較放射計を、ディッケ（Dicke）が開発した。この構成は、放射計の短期間の利得変動の影響を著しく低減する。より具体的には、当該スイッチは、任意のドリフトする利得がアンテナ信号および基準信号の双方に等しく適用されるように、基準信号および未知の信号の双方が、放射計の増幅器において予想される利得ドリフトに対して本質的に同時に装置を通過することを可能にするためのメカニズムを提供する。

放射計の入力がアンテナと一定温度負荷との間でディッケスイッチにより一定の割合で切り換えられるので、それ故にスイッチ復調ＲＦ信号が、放射計のＲＦ増幅器の前の箇所で且つできる限りアンテナに近い箇所に挿入されるべきである。アンテナにより検出されている未知の温度とディッケスイッチとの間に位置する任意のコンポーネント又は伝送路はエラーをもたらす可能性がある。１つの係るエラー源は、カテーテル先端部のアンテナを外部の放射計に接続する比較的長いケーブルである。

言い換えれば、そのケーブルの温度は、温度測定に寄与する。ケーブルの温度は通常、分からず、ケーブルの長さに沿って変動する。体内のケーブルの部分は、体内温度になるが、体外のケーブルの部分は部屋の温度になるであろう。これらパラメータの全ては、ケーブルの撓み及び体内へのその挿入深さによって変化する。また、装置が体液または組織を加熱するために送信機を含む場合、送信機電力の一部（約３０ワット）がケーブルにより吸収され、それによりケーブルが加熱される。ケーブルの損失が例えば３ｄＢである場合（容易にそうなる可能性がある）、アンテナノイズ電力の半分は、標的部位で検査されている所望の組織または体液量によりもたらされる可能性があり、残りはケーブルによって生じる。従って、双方の測定値、即ち未知の温度および基準温度に共通するエラーの全ては、ディッケ型放射計において相殺される。しかしながら、未知のものとディッケスイッチとの間の任意の変化またはエラーは、未知の温度測定にのみ影響し、それ故に双方の測定経路に共通していない。

従って、正確な温度測定を達成するために、アンテナと放射計との間の損失を最小限にして装置全体の性能および信頼性を改善することが非常に望ましい。

従来技術
係る損失および不要なノイズを最小限するための１つの方法は、米国特許第７，７６９，４６９号に説明されるように、カテーテル内に放射計を配置することによりアンテナと放射計との間の距離を最小限にし、それ故に受信経路のケーブルを本質的に取り除くことである。しかしながら、その解決策は、カテーテルのプローブを硬直化し、その直径に下限を設け、それによって体内のより細い血管に沿って、並びに係る血管および他の身体通路における急カーブに沿ってカテーテルを縫うようにして進めることをより困難にする。また、ワイヤがケーブルに沿って放射計まで延びることも必要である。

従って、カテーテルが体内の係るより細くて蛇行した通路に沿って航行されるのに十分に小さくてフレキシブルであり、依然としてシステム全体に対してもたらすノイズを最小限にする、この一般的なタイプのマイクロ波加熱／検知カテーテル装置が必要とされている。

発明の概要
従って、本発明の目的は、低侵襲用途の改善されたマイクロ波加熱／検知カテーテル装置を提供することである。

本発明の別の目的は、アンテナカテーテルが人間または動物の体内の小さい血管および他の一様でない通路に沿って航行され得るように、アンテナカテーテルが極めてフレキシブルであり且つ最小の直径を有するこのタイプの装置を提供することである。

本発明の更なる目的は、係る装置が外部の放射計を有することができるように、不要なノイズに対する感受性の低下した当該装置を提供することである。

本発明の更に別の目的は、アンテナカテーテルが最小限の挿入損失を有するこのタイプの装置を提供することである。

他の目的は部分的に明らかになり、以下で部分的に現れるであろう。

従って、本発明は、後述される構成において例示される構成、要素の組み合わせ及び部品の配列の特徴を含み、本発明の範囲は特許請求の範囲に示されるであろう。

一般に、本カテーテル装置は、例えば人間または動物の体の血管系、心腎臓系、胃腸管などの自然な身体通路へ挿入するためのアンテナカテーテルを含む。当該カテーテルが細い血管に沿って縫うようにして進められる場合、カテーテル、特にその誘導する端部部分またはプローブは、小さい直径を有するべきであり、非常にフレキシブルであるべきである。従って、上記の特許文献に開示されたように、ダイプレクサ及び放射計はカテーテルのプローブ内へ組み込まれることができない。むしろ、プローブ内のアンテナは、外部制御ユニットに配置された送信機およびディッケ型放射計に、後述される特殊な非常に低損失でフレキシブルなケーブルにより接続される。

他方では、特定の応用形態がそのような小さなサイズ及び柔軟性を要求しない場合、放射計および／またはダイプレクサは、体内または体外のケーブルに沿ったどこにでも、或いはプローブ内にさえも配置され得る。

送信機が動作している場合、それはケーブルを介して第１の周波数の電磁エネルギーをアンテナに伝え、そのアンテナは隣接する体内組織および／または体液へエネルギーを放射して、それらを加熱する。また、その同じアンテナは、その組織および／または体液からより高い周波数の熱放射もピックアップし、ケーブルを介して対応する信号を放射計に伝え、その結果、その放射計は、加熱された組織および／または体液の温度を示す温度信号を出力する。従って、装置は、選択された加熱プロファイルに従って体液（例えば、血液）を加熱するために、及び神経繊維のモジュレーション又は除神経により腫瘍、ＢＰＨ、及び様々な腎臓および心腎臓疾患を治療するために組織を加熱または除去するために使用され得る。

カテーテルに加熱（送信）及び温度検出（放射検出）を同時に行わせることを可能にするために、受動ダイプレクサがケーブルの近位端部に設けられ、ケーブルとダイプレクサは、ケーブルの冷却も可能にする唯一のアセンブリを形成する。即ち、構成要素の挿入損失を最小限にするために、ケーブル／ダイプレクサアセンブリは、低減されたケーブルインピーダンス、並びに制御ユニットからカテーテルまで送られる冷却剤の流体経路を提供する。

カテーテルがより大きな身体通路へ導入されるべきであり、ひいては上記特許文献で説明されるように内部ダイプレクサ及び放射計を含むことができる場合でさえ、カテーテル装置は、送信機によるケーブルの過剰加温を防止するためにこの特殊なケーブルを含むことが望ましい。

より詳細に後述されるように、ケーブルは、中空中心導体、及び通常の５０オームに比べて比較的低いケーブルインピーダンス（例えば、３０オーム）を有する。ケーブルインピーダンスを下げることは、その挿入損失を下げる。その理由は、所与のケーブル外径に関して、ケーブルの中心導体がより大きくなることができ、それ故にその導電表面積を増大させ、その導体の電流密度を下げるからである。また、中空中心導体は、前述の冷却剤の通路も提供する。ケーブルの中心導体は、中心導体に巻き付けられた１つ又は複数のフィラメントストランドの形態の絶縁体により取り囲まれている。これらストランド（単数または複数）は、ケーブルの柔軟性を改善すると同時に、ケーブルの誘電率、ひいてはその挿入損失を低減する空間を形成する。また、これら空間は、ガス状冷却剤の帰還路も提供することができ、当該ガス状冷却剤の温度は、カテーテルのアンテナに印加される電力レベルに関係なしに、中心導体を一定の安全な温度に維持し、それにより装置の放射計検知能力を強化するように制御され得る。

後述するように、ケーブルの遠位端部またはプローブ端部は、ガス状冷却剤がカテーテルを介して再循環されることを可能にするように、又は液体冷却剤がカテーテルから血管または他の身体通路へ放出される（例えば、洗浄のために）ことを可能にするように設計され得る。また、ケーブルが異なるタイプのアンテナにより終端されることを可能にするために、カテーテルアンテナはそれ自体がケーブルの遠位端部に取り付け可能にすることができる。また、取り付け可能なアンテナにより、そのより低いインピーダンスのケーブルを有するケーブル／ダイプレクサアセンブリが、後述されるように、アンテナを第２のケーブル／ダイプレクサアセンブリと取り換えることにより、標準的な５０オームの反射計および標準的な５０オームのコネクタを用いて試験されることも可能になる。

このように、その唯一のケーブル／ダイプレクサアセンブリを有する本カテーテル装置は、不要なノイズに対する最小限の感受性を有し、更にそのカテーテルは、小さい血管および他の身体通路における湾曲部に沿って及び当該湾曲部を巡って航行されることができる。従って、人間および動物の多くの重大な疾患および異常を加熱および除去（アブレーション）することにより行う非侵襲性治療において、幅広い用途が見出されるはずである。

本発明は添付図面に関連して後述される。

本発明を組み込む加熱／検知カテーテル装置の略図である。 図１の装置のケーブル／ダイプレクサアセンブリをより詳細に示し、部品が大きい縮尺で立面図で示されている断面図である。 図２Ａの線２Ｂ−２Ｂに沿って取られた一層大きい縮尺の断面図である。 図１の装置で使用するための第２のケーブル／ダイプレクサアセンブリの実施形態の一部を示す部分断面図である。 図３のケーブル／ダイプレクサアセンブリを試験するためのアセンブリの略図である。 使い捨てのカテーテルケーブル及びハンドルを有する装置実施形態の図１に類似した図である。 更に別の装置実施形態の類似した図である。

例示的な実施形態の詳細な説明
図面の図１を参照すると、本カテーテル装置は、ケーブル１２により外部制御ユニット１４に接続された、概して１０で示されるアンテナカテーテルを含む。カテーテル１０は、比較的長くて（例えば、１１５ｃｍ）非常にフレキシブルなケーブル１６を含み、そのケーブル１６は、ケーブルの全長に延びて、ケーブルの遠位端部またはプローブ端部においてアンテナＡを形成する中心導体１８を含む。図示されたアンテナＡは、モノポールであるが、参照により内容が本明細書に組み込まれる米国特許第５，３６４，３３６号の螺旋のような他の形態も有することができる。

本発明に従って、中心導体１８は、極めてフレキシブルであり且つケーブルの全長に延びる流体経路１９を画定するように、薄い壁（例えば、０．１０１６ｍｍ（０．００４インチ））の軟銅からなる管として形成される。例えば、その中心導体は、０．６１ｍｍ（０．０２４インチ）の外径を有することができる。より大きな直径の中空の中心導体は、所与のケーブル直径に関してその上の電流密度を最小限にする。その結果としてこれは、ケーブルのインピーダンスひいてはその挿入損失を最小限にする。

ケーブル１６の近位端部は、２２で示される受動ダイプレクサに接続されることができ、この受動ダイプレクサにより、アンテナＡを介したカテーテル１０が、第１の周波数の電磁エネルギーを放出すると共に第２の周波数の熱放射をピックアップすることを同時に行うことが可能になる。従って、ケーブル１６がアンテナＡを体内の選択された標的部位に配置するために血管または他の身体通路に沿って或いはカテーテルガイド内で航行される場合、カテーテル１０は、標的部位における体液および／または組織を加熱するために制御ユニット１４により付勢されて、所望の目的を達成すると同時に、加熱された体液および／または組織の温度を検知することができ、それにより制御ユニット１４がその温度を表示し且つ加熱プロセスを制御することが可能になる。また、後述されるように、カテーテルからダイプレクサ２２を介して及びケーブル１２に沿って制御ユニット１４の冷却源１４まで延びる流体経路１９により、冷却剤がケーブル１６に沿って流れることが可能になり、その中心導体１８を比較的一定の低温度に維持する。後述されるように、経路１９は、冷却剤が再循環される場合には、ケーブルから冷却源までの帰還路を含むことができる。

さて、図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、中空中心導体１８に加えて、ケーブル１６は、導電性であり且つ極めてフレキシブルであるように、好適には金属の編組から作製された管状外側導体２６を有する。外側導体２６は、約１．０７ｍｍ（０．０４２インチ）の内径を有することができ、導体１８の突出する遠位端部の部分１８ａがアンテナＡを形成するように導体１８より短い。アンテナＡを覆うと共に丸みを帯びた先端部をプローブに提供するために、誘電体材料の中空キャップ２８がカテーテルの遠位端部またはプローブ端部に設けられる。キャップの内部は、閉じられている場合、中心導体の内部を、２つの導体間の環状空間に接続する。好適には、外側導体２６の全長は、適切な誘電体材料の層または被覆３４により覆われる。

この一般的なタイプの同軸ケーブルにはよくあることだが、導体１８と２６との間の環状空間は、誘電体材料で充填され得る。この場合、ケーブルの柔軟性を最大すると同時にケーブルを誘電的に装荷するために、絶縁体は、中心導体１８の周りに巻かれた１つ又は複数の誘電体ストランド４０（例えば、テフロン（登録商標）のフィラメント（繊維））から構成される。所与のケーブルは、そのケーブルに所望される特性に依存して、多くのストランド４０又は僅か１つを有することができる。柔軟性を提供することに加えて、フィラメントは、ケーブルの誘電率を低減する、フィラメントの一巻き間に空間４１を形成し、低減されるインピーダンスＺは以下により与えられる。

ここで、Ｄ＝外側導体の内径＝１．０７ｍｍ（０．０４２インチ）
ｄ＝中心導体の外径＝０．６１ｍｍ（０．０２４インチ）
ε＝誘電率＝１．２５。

後述されるように、流体経路１９は、液体冷却剤がカテーテルから放出され得るように図２Ａに示されたキャップ２８の穴２８ａを通って延びることができ、又はキャップが閉じられてガス状冷却剤が誘電体ストランド（単数または複数）４０間の空間４１により構成された帰還路を介して制御ユニット１４に戻るように再循環され得る。

図２Ａに示されるように、ダイプレクサ２２は、端部壁４２ａを有するハウジング４２を含む。ケーブル１６の近位端部は、その壁の開口４４を貫通して、誘電的に装荷され得る（明瞭のために図示せず）概して４６で示されたＴスタブ伝送路の一方（即ち左側）のアーム４６ａに接続される。伝送路４６は、ケーブル導体１８の突出する端部１８ｂを受容してその端部１８ｂに接続される中空中心導体４８を含む。従って、導体４８は、ケーブルからの流体経路１９を延ばす。また、伝送路４６は、左側アーム５２ａがハウジング４２内のケーブル導体２６を取り囲みケーブル導体２６に接続するＴ形状の外側導体５２も有する。伝送路４６の他方（即ち、右側）のアーム４６ｂは、ハウジング４２の内壁４２ｂまで延びて、その中心導体４８が壁４２ｂの貫通部４９を貫通する。伝送路４６の２つの導体４８、５２の空間は、一対の誘電体スペーサ５４、５４により維持される。

中実の中心導体部分４８ｃ及び外側導体部分５２ｃを含むＴスタブ伝送路４６のレグ４６ｃは、ローパスフィルタ又はバンドパスフィルタ５６を介して、ハウジング４２の側壁４２ｃに取り付けられた同軸コネクタ５８に接続される。フィルタ５６は、受信周波数で遮断する従来のプリント回路または短い長さの同軸ケーブル（チューブフィルタ）とすることができる。何れにしても、フィルタ５６は、送信周波数を通過させて受信周波数を遮断するように設計される。従って、伝送路４６は、アンテナＡへの及びアンテナＡからの異なる周波数の信号を分離するのに役立つ。より具体的には、それは四分の一波長スタブ（λ_Ｔ／４）を形成するが、説明されるようにコネクタ５８に印加される送信機（加熱）信号に、整合した９０°の曲がりも提供する

好適には、６２で示される変成器が伝送路の左側アーム４６ａに設けられ、３０オームのケーブル１６のインピーダンスを伝送路４６の５０オームに上げて、その結果、説明されるように、ダイプレクサ２２が５０オームのケーブル用に設計された従来のコネクタ及び試験機器を用いて試験され得る。このインピーダンスの変換は、外側導体アーム５２ａに段を付ける（例えば、図２Ａに示されたような２つの段）ことにより、又は内側導体に段を付けることにより、実施され得る。

依然として図２Ａを参照すると、ハウジングの端部壁４２ｄと共にハウジングの内壁４２ｂ、ハウジングの側壁４２ｃ及び４２ｅの部分、及び上部壁４２ｆ及び底部壁４２ｇは、概して６４で示される導波路を形成し、当該導波路は、そのサイズを最小限にするために誘電体材料６６で充填され得る。貫通部４９を通って延びる伝送路の中心導体４８の右側端部は、導波路６４の１つのより狭い壁に隣接するより大きい直径の導波路プローブ６８に接続される一方で、反対側のより狭い壁に隣接する、導波路／ケーブル移行部７４が、導波路のより幅広い壁を構成するハウジングの端部壁４２ｄの外側に取り付けられたコネクタ７６から導波路６４内へ突出する。看取されるように、そのコネクタは、アンテナＡからの温度検知信号を制御ユニット１４（図１）の放射計に結合することができる。導波路６４は、温度検知周波数を通過させると同時に加熱周波数を遮断するハイパスフィルタを構成する。また、ＤＣ阻止手段も提供して、中心導体１８、４８が患者に直接的に結合することを防止する。従って、このフィルタ及び伝送路４６の組み合わせにより、ダイプレクサが２つの信号を分離することが可能になる。

導波路プローブ６８は、冷却剤の経路およびマイクロ波移行を提供するという点で固有である。より具体的には、プローブ６８は、誘電体材料の管またはコンジット８０の端部部分を受け入れるために、７８ａにおいて皿穴が開けられた軸方向通路７８と共に形成される。管８０は、ハウジング端部壁４２ｄ上のコネクタ８４まで延び、コネクタ８４において、ケーブル１２に沿って制御ユニット１４まで延びる類似の管８６に接続され得る。代案として、当然のことながら、管８０及び８６は、単一長の管類とすることができる。従って、プローブ６８及び管８０、８６は、ケーブル１６の経路１９の延長部分を提供する。管８６に注入ポート８６ａを設けることにより、ダイプレクサ２２は、治療中にＸ線画像化を介してカテーテルの位置を追跡するための造影剤を注入するためのケーブル１６に対する経路を提供することができる。また、注入ポート８６ａは、流体経路１９に沿って流れる冷却剤の温度を監視するために、それぞれリード線Ｔ_Ｌを有する１つ又は複数のサーモカップル（熱電対）Ｔ（図２Ａ）又は他のタイプの温度センサを挿入することも可能にする。

図１に示されるように、制御ユニット１４は、コネクタ５８に接続されたケーブル構成要素１２ａを介して、アンテナカテーテル１０へマイクロ波加熱周波数（例えば、２．４５ＧＨｚ）の電力を送り出す送信機９２を含む。また、ＲＦ加熱は、例えば５００ＫＨｚの周波数で利用されることもできる。何れにしても、送信機９２は、ユニット１４の制御パネル９６上の制御ボタンを介して命令を受け取るプロセッサ９４により制御される。また、ユニット１４は、コネクタ７６に接続されたケーブル構成要素１２ｂを介してアンテナカテーテルから温度表示信号を受け取る放射計９８も含む。放射計は、例えば４ＧＨｚの中心周波数を有することができる。アンテナＡと放射計との間のケーブル損失を最小限にするために、放射計は、図１の９８における想像線またはケーブル１２ｂで示されるように、ハウジング４２の延長部分のダイプレクサ２２に近接して配置され得る。何れにしても、放射計９８からの信号は、増幅器１０２により調整されてプロセッサ９４へ送られ、プロセッサは、カテーテル１０によりプロービングされている体液および／または組織の温度をリアルタイムで表示するディスプレイ１０４を制御するために、その信号を処理することができる。当然のことながら、ディスプレイ１０４は、送信機出力電力、反射電力、カテーテルのケーブル温度、経過時間などのような装置の適切な動作に関連する他のパラメータも表示することができる。

また、ユニット１４は、ケーブル１２の管８６を介して冷却材をアンテナカテーテル１０へ供給するために、プロセッサ９４により制御される冷却源１０８も含む。幾つかの応用形態に関して、冷却材は、液体（例えば０．９％の生理食塩水）とすることができ、他の応用形態では、冷却剤は、空気（例えば亜酸化窒素）と同じマイクロ波特性を有する脱水ガスとすることができる。冷却剤は、管８６に沿って中心導体１８、４８の流体経路１９へ流れる。冷却剤がケーブルに沿って流れる場合、それは、導体１８及び４８を実質的に一定の比較的低温度に維持し、そのため導体１８及び４８は、送信機９２により供給される電力レベルに関係なく比較的低い損失を有する。依然として、ケーブル１６は、最小の外径を有し、その管状の内側導体１８、網状外側導体２６及び介在する螺旋状誘電体巻きストランド（単数または複数）４０に起因して極めてフレキシブルである。冷却剤が液体である場合、経路１９は、図２Ａに示されるようにキャップ２８の穴２８ａを通って延びることができ、プロービングされた身体通路を洗浄することができる。冷却剤がガスである場合、キャップは穴２８ａを塞ぐことにより閉じられて、冷却剤は、中心導体１８の内部からケーブル１６のストランド４０間の空間４１までの通路、及びダイプレクサ４６とケーブル１２（図１）に沿った通路（図示せず）により提供される帰還路に沿って冷却源１０８に戻される。液体冷却剤がケーブルに沿って戻されて、プロービングされた身体通路へ放出されないべきである場合、それは、外側導体２６と被覆３４との間、又はカテーテルの挿入前に血管または他の身体通路に配置されたカテーテル導入器またはガイド（図示せず）と当該被覆との間に延びるコンジット（導管）を介して行われ得る。

カテーテル装置を使用するために、外科医は、従来の導入器を用いてケーブル１６のプローブ端部を患者の血管系または他の身体通路へ挿入することができる。そのアンテナＡを選択された標的部位に位置決めするように当該ケーブルを航行することを容易にするために、必要に応じて、造影剤が、注入ポート８６ａを介してケーブルの流体経路１９へ注入され得るか、又は造影剤が冷却源１０８により供給される冷却剤に追加され得る。何れにしても、カテーテルプローブの位置は、標的部位にケーブルのアンテナＡを位置決めするために、フルオロスコープ又は他のＸ線装置を用いて追跡され得る。必要であれば、カテーテルは、米国特許第６，２１０，３６７号に開示されたもののような、図１のＳの想像線で示された誘電体材料の隆起部またはセンタリングデバイスを含むことができ、当該米国特許の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。これにより、アンテナＡが、身体通路の周りに単に単一の接触点ではなくて３６０°のパターンで組織を除去することが可能になる。ひとたびカテーテルが所定位置にあれば、プロセッサ９４は、制御パネル９６で入力された命令に次いで、冷却源１０８に冷却剤をケーブル／ダイプレクサアセンブリ１０の経路１９へ管８６を介してポンプで送るようにさせて、ケーブルの中心導体１８及びダイプレクサの中心導体４８を選択された比較的低い温度に維持し、送信機９２により印加される電力に起因したケーブル加熱を防止することができる。カテーテル１０の冷却剤経路１９がマイクロ波受信経路内にあるので、受信機の感度は最適化される。

また、プロセッサ９４は、電力がケーブル構成要素１２ａ、ダイプレクサ２２及び中心導体１８を介して、ケーブルのプローブ端部にあるアンテナＡに伝えられるように、送信機９２も付勢する。アンテナＡは、第１の周波数（例えば、２．４５ＧＨｚ）で電磁エネルギーを隣接する体液および／または組織に放射し、それにより体液および／または組織を加熱する。同時に、アンテナＡは、第２の周波数（例えば、４ＧＨｚ）の熱放射をその体液および／または組織からピックアップし、対応する信号を導体１８、ダイプレクサ２２及びケーブル構成要素１２ｂを介して制御ユニット１４の放射計９８へ伝える。その信号は、放射計により検出されてプロセッサ９４に印加され、その温度を表示するディスプレイ１０４が制御される。また、プロセッサ９４は、その温度信号を用いて、選択された加熱プロファイルに追従するように、又は所望の結果（例えば、血液を温める、組織の除去、神経繊維の除神経など）を達成するように標的にされた体液および／または組織を所望の温度に維持するために送信機９２を制御することもできる。その間ずっと、流体経路１９の冷却剤は、患者の内部と外部のケーブル１６の中心導体１８の部分を実質的に一定温度に維持し、その結果、ケーブルの挿入損失は治療の全体にわたって低い損失定数の状態を維持する。

上述されたように、温度センサＴは中心導体１８の温度をその長さに沿った様々な点で監視する。リード線（単数または複数）Ｔ_Ｌのサーモカップル（単数または複数）の出力（単数または複数）は、プロセッサ９４に印加され、当該プロセッサがディスプレイ１０４により表示され得る選択された温度に導体を保つために冷却源１０８を制御することが可能になる。導波路プローブ５０に近接して配置された注入ポート８２ａを有することにより、サーモカップルＴを挿入して、出入りする冷却剤（導体１８）の温度を測定することが可能になる。また、冷却剤は、患者に対する起こりうる傷害を防止するために、全体としてケーブルの過熱も防止する。

さて、ケーブル／ダイプレクサアセンブリ１０に使用するための第２のケーブル実施形態１６ａを示す図３を参照する。ケーブル１６と共通するケーブル１６ａの構成要素は、同じ参照符号を有する。従って、ケーブル１６ａは、流体経路１９を画定する中心導体１８、及び誘電体ストランド（単数または複数）４０の巻き付けたものにより分離された外側導体２６を含む。ケーブル１６ａは、その遠位端部が誘電体材料のビードの形態で接続デバイス１１０を含む点でケーブル１６とは異なる。液体冷却剤が使用されるべきである場合、デバイス１１０には、１つ又は複数の小さい直径（例えば、０．２５４ｍｍ（０．０１０インチ））の半径方向通路１１２が設けられ、当該通路１１２は、導体１８の流体経路１９を外部に接続するために導体１８と２６を通って延びる。冷却剤で満たされたそのような穴は、ケーブル１６を構成するマイクロ波伝送路を著しく乱すことはない。他方では、冷却剤がガスである場合、それは血流に入るべきではない。従って、この場合、通路１１２は存在せず、図３の１１３の想像線で示されるように、ケーブルの空間４１への帰還路がデバイス１１０に設けられ、冷却剤を冷却源１０８に戻すことができる。

中心導体１８は、ビード１１０の遠位端部まで延び、外側導体２６はビードに巻き付けられて、１１６で示されるより小さい直径のケーブル延長部分またはプローブの外側導体１１４に接続する。延長部分１１６は、短い長さの３０オームのケーブルとすることができ、その中心導体１１８は中実とすることができるけれども極めてフレキシブルである。より具体的には、延長部分１１６は単線の中心導体１１８を含み、その中心導体１１８の近位端部は中空の中心導体１８の遠位端部に差し込まれる。導体１１８は、外側導体１１４の遠位端部を越えて隔置された導電性エンドキャップ１２０まで延び、導体１１４と１１８は、ストランド（単数または複数）４０のような巻き付けられたストランド（単数または複数）からなることができる誘電体材料１２２により分離される。外側導体１１４を越える延長部分１１６の長さは、アンテナＡを構成する。

ケーブル１６ａはケーブル１６の利点の全てを有する。更に、その細い先端延長部分１１６は非常にフレキシブルであり、その結果、それは患者の血管系および他の身体通路における特に急カーブに沿って航行され得る。代案として、延長部分１１６はケーブル１６ａと同じ直径を有することができるが、外側導体１２４は図３の想像線で示されるように蛇腹状の渦巻き１２４ａで形成されて、その柔軟性を最大にする。

この実施形態の１つの利点は、様々な異なるタイプの延長部分またはプローブ１１６がケーブル１６ａの端部に差し込まれ得る又は取り付けられ得るという点である。これら延長部分は、様々な直径および柔軟性の度合いを有することができる。例えば、所与の延長部分は中実の中心導体１１８を有することができ、図３の実線で示されるようなモノポールアンテナＡを形成するために比較的小さい外径を有する。別の延長部分は、図３の想像線で示されたように、接続デバイス１１０の通路１１２の代わりに液体冷却剤の通路を提供するために、より大きい直径および／またはの中空の中心導体を有することができる。更に別の延長部分は、上記米国特許第４，３６４，３３６号におけるような螺旋の形態でアンテナＡを画定することができる。

更に、図３の延長部分１１６がケーブル１６ａとは別に形成され得る能力により、ケーブル／ダイプレクサアセンブリ１０が標準的な５０オームのコネクタ及び試験機器を用いて試験されることが可能になる。より具体的には、一対のアセンブリ１０は、図４に示されたように背中合わせに配列されることができ、これらケーブル１６ａの遠位端部は、延長部分１１６を用いずに、同軸コネクタ１２６を介して電気的に互いに接続される。双方のダイプレクサ２２の全ポート５８、７６は今や、標準的な５０オームのインピーダンスであり、それ故に標準的な５０オームの反射計１３０をコネクタ５８に取り付けることが可能になる。これは、冷却剤が管８０、８６を介して供給されているか否か、及び電力がコネクタ７６に印加されているか否かの状態で、送信周波数および受信周波数の双方での同時インピーダンス測定を可能にする。そのような試験の後、図４のケーブル／ダイプレクサアセンブリは切り離されて、その使用する前にケーブル延長部分１１６がケーブル１６ａの遠位端部に取り付けられる。

従って、放射計の性能は、印加された送信電力により得られることができ、放射計の測定は、経路１９に沿って流れる冷却剤を用いて又は用いずに行われることができ、冷却剤の流速および温度が監視され得る。もっと重要なことは、全ての試験測定が、市販されている５０オームのマイクロ波試験機器およびコネクタを用いて行われ得ることである。

放射計が患者の外部にあるカテーテル装置を提供することは、ケーブル１６、１６ａ及びダイプレクサ４６を使い捨て用品として作製するオプションを可能にする。図５は、２つの別個であるけれども接続可能な部品１３６ａ及び１３６ｂから構成された、１３６で示されるアンテナカテーテルを示す。部品１３６ａは、円筒状の再使用可能な部品であり、制御ユニット１４の送信機９２、増幅器１０２及び冷却源１０８に接続するために、ケーブル１２に匹敵する放射計１３８及び外部ケーブル１４０を含むことができる。また、部品１３６ａは、２つの部品が図５に示されるように嵌り合う場合に、部品１３６ｂの嵌合コンタクト１４２ｂに係合する端部コンタクト１４２ａも有する。嵌合コンタクト１４２ａ、１４２ｂは、多かれ少なかれ従来の５０オームのめくら嵌合同軸コネクタ１４２の一部とすることができる。また、部品１３６ａと１３６ｂとの間に冷却剤ライン接続１４３が存在する。

部品１３６ｂは、部品１３６ａを取り囲むことができ、嵌合するネジ山、バイオネット接続、バネ仕掛けのピン等のような任意の従来のロック手段１４４により、取り外し可能に部品１３６ａに固定され得るスリーブ状の使い捨て部品である。部品１３６ｂは、冷却剤管８０の部分および場合によっては管８６と共に、カテーテルケーブル１６又は１６ａ、変成器６２及びダイプレクサ２２を含むことができる。図示されたように組み立てられた場合、部品１３６ａ、１３６ｂは、治療中にケーブル１６用のカテーテルハンドルとして機能することができる。治療が完了した場合、これら部品は、切り離されることができ、そのケーブル１６を含む部品１３６ｂは、適切な方法で廃棄され得る。

他の部分的に使い捨てできるアンテナカテーテルが企図され得る。例えば、使い捨てできる部品は、カテーテルケーブル１６及び変成器６２のみを含むことができ、再使用可能な部品は、ダイプレクサ４６、放射計９８及びケーブル１４０を有する。

また、上述したように、放射計および／またはダイプレクサは、体内または体外のケーブルの長さに沿った任意の点でケーブル内へ組み込まれることができる（米国特許第７，１９７，３５６号および米国特許第７，７６９，４６９号を参照。当該米国特許の内容は参照により本明細書に組み込まれる）。また、図５に示されるように、放射計はダイプレクサと一体化される必要はない。当然のことながら、体外のケーブルのあらゆる部分にはサイズ（直径）の制約はない。

さて、図６を参照すると、図６は、使い捨て部品１５０ａ及び再使用可能な部品１５０ｂからなる概して１５０で示される別のアンテナカテーテル装置の実施形態を示す。ケーブル１６の近位端部は、アーム１５２ａがユニット１５０ａの側に取り付けられた冷却剤コネクタ１５４につながる管状内側導体を有するＴ形伝送路１５２を含む部品１５０ａに接続される。コネクタ１５４は、上述されたような、冷却源につながり且つ造影剤、サーモカップル等の導入用のポートを有する管８６に類似した管に結合され得る。前述同様に、伝送路は、冷却剤の経路および変成器（即ち、３０／５０オーム）としての機能を果たす。伝送路１５２は、部品１５０ａの下側に取り付けられた標準的な５０オームポート１５６ａにつながるブランチ又はレグ１５２ｂを含む。ポート１５６ａは、部品１５０ｂの上側に取り付けられた嵌合５０オームポート１５６ｂに接続されるように適合される。部品１５０ｂは、部品１５０ｂの下側に取り付けられた類似したポート１６０にポート１５６ｂを接続する伝送路１５８を含む。また、同軸ブランチ１６２が伝送路１５８のダイポール接続部１６４から導波路１６８の一端に隣接する導波路／同軸プローブ１５６まで延びる。導波路／同軸ポート１７２は、導波路の反対側の端部に隣接して存在する。

装置の実施形態１５０は、多かれ少なかれ装置１０と同じように動作する。ポート１６０が送信機に接続され、ポート１７２が放射計に接続され、伝送路１５８がアンテナ送信経路のローパス又はバンドパスフィルタとして機能し、導波路１６８が受信経路のハイパス、低損失フィルタとして機能し、それによりケーブル１６の遠位端部においてアンテナへの及びアンテナからの信号を分離すると同時に、ケーブル１６のインピーダンスを標準的な５０オームポート１６０、１７２のインピーダンスに整合させる。装置１５０は、冷却剤がダイプレクサそれ自体を含む部品１５０ｂを介して送られないという点で、図５に示された装置１３６に優る利点を有する。従って、使い捨て部品１５０ａと再使用可能な部品１５０ｂとの間に接続１４３のような流体接続が必要ない。更に、冷却剤が依然として、上述した利点を得るようにアンテナからの受信信号経路の大部分に沿って送られている。

理解されるべきは、装置１０及び１５０のダイプレクサのハイパスフィルタ構成要素を導波路であるとして示したが、それは、多かれ少なかれ従来のプリント伝送路構造（例えば、ストリップ線路、浮遊基板、マイクロストリップなど）であってもよい。例えば、浮遊基板型のハイパスフィルタは、長方形の断面を有する金属筐体を含み、当該筐体は、筐体の狭い壁にまたがるプリント回路基板を含み、当該基板は、筐体内で中心に置かれた基板の対向する面にメタライズストリップを有する。回路基板は、冷却剤がダイプレクサの動作に悪影響を及ぼさないように、マイクロ波場が存在しない金属ストリップ間の基板に沿って冷却剤経路が延びるように形成され得る。当然のことながら、そのタイプのフィルタが図６の装置の実施形態に使用されるべきである場合、そのような冷却通路は必要ない。

このように看取されるように、前述の説明から明らかになるものの中で上記の目的が効率的に達成される。また、何からの変更が、本発明の範囲から逸脱せずに上記の構成に行われ得る。例えば、所与の応用形態において、上述した電磁波エネルギーを用いて組織を除去する代わりに、冷却源１０８からの低温流体（例えば、亜酸化窒素）がカテーテルを介して循環されて、組織を凍結することにより組織のアブレーション（除去）又は腎臓の脱神経をもたらし、アンテナカテーテルを用いる温度測定プロセスもまた、その状態を維持する。従って、上記の説明に含まれる又は添付図面に示された全事項は、例示としてであって制限する意味でないと解釈されるべきであることが意図されている。

また、理解されるべきは、以下の特許請求の範囲は、本明細書で説明された本発明の一般的な及び特定の特徴の全てを網羅することが意図されている。

Claims (34)

1. カテーテル装置であって、
   近位端部および遠位端部を有し、中空中心導体、外側導体、及び前記導体間の環状空間の絶縁層を含む細長いフレキシブルな同軸ケーブルと、
   前記ケーブルの前記遠位端部にあるアンテナと、
   第１の周波数の信号を送信する送信機に前記アンテナを接続するための送信経路、及び第２の周波数の信号を検出する受信機に前記アンテナを接続するための受信経路を含み、前記２つの経路の信号を互いから分離するダイプレクサと、
   前記ケーブルを前記ダイプレクサに接続する伝送路とを含み、前記伝送路が、前記ケーブルの前記中心導体に接続する管状内側導体の一端部および冷却源に接続するように適合された第２の端部を有する部分を含み、前記中心導体および前記内側導体が連続した冷却剤経路を形成する、カテーテル装置。
2. 前記受信経路が、第１の電気フィルタを含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１のフィルタが、対向する端部を有する導波路からなり、
   前記内側導体の部分が、前記導波路の一方の端部に隣接して導波路内へ延びて、その導波路内に管状プローブを形成し、前記管状プローブが前記導波路から延びる誘電体コンジットに接続され、それにより前記冷却剤経路が延びており、
   前記導波路の他方の端部に隣接し且つ受信機へ接続するように適合された導波路／ケーブル移行部を更に含む、請求項２に記載の装置。
4. 前記伝送路が、送信機へ接続するように適合された前記送信経路のレグを有するＴ形伝送路であり、前記レグが第２の電気フィルタを含む、請求項３に記載の装置。
5. 前記導波路が誘電体材料で装荷されている、請求項３に記載の装置。
6. 前記ダイプレクサが、前記伝送路および導波路を内蔵するハウジングを含み、
   前記コンジットが、前記プローブから前記ハウジングの外部まで延び且つ前記ハウジングの外側に注入ポートを含む、請求項３に記載の装置。
7. 前記第１のフィルタが対向する端部を有する導波路からなり、
   前記伝送路が、前記導波路の一方の端部に隣接して前記導波路内へ延びて、その導波路内にプローブを形成するブランチを含み、
   前記導波路の他方の端部に隣接し且つ受信機へ接続するように適合された導波路／ケーブル移行部を更に含む、請求項１に記載の装置。
8. 前記ケーブルと前記伝送路に直列に接続されたインピーダンス整合変成器を更に含む、請求項１に記載の装置。
9. 前記ケーブルの外側導体が、編組導電ストランドを含む、請求項１に記載の装置。
10. 前記ケーブルの絶縁層が、１つ又は複数の誘電体ストランドからなるフレキシブルな巻き付けたものからなり、前記誘電体ストランド間に複数の流体流路を有する、請求項１に記載の装置。
11. 前記アンテナが、前記外側導体および前記絶縁層を超える前記中心導体の延長部分を含む、請求項１に記載の装置。
12. 前記延長部分が、管状であり、前記流体経路を外部へ延ばす、請求項１１に記載の装置。
13. 前記アンテナが、前記ケーブルの遠位端部において、接続デバイスを介して前記中心導体に接続される、請求項１に記載の装置。
14. 前記接続デバイスが、前記中心導体の内部と外部との間に流体経路を画定する、請求項１３に記載の装置。
15. 前記接続デバイスは、前記環状空間が前記ケーブルに沿って冷却剤の帰還路を提供することができるように、前記中心導体の内部と前記環状空間との間に流体通路を画定する、請求項１３に記載の装置。
16. 前記アンテナがフレキシブルである、請求項１に記載の装置。
17. 身体通路内で前記アンテナをセンタリングするために前記ケーブルの遠位端部に隣接する隆起デバイスを更に含む、請求項１に記載の装置。
18. 前記流体経路に沿った１つ又は複数の位置で冷却剤の温度を監視するために前記流体経路に配置された１つ又は複数の温度検出器を更に含む、請求項１に記載の装置。
19. 前記中心導体内へＸ線造影剤を導入するためのデバイスを更に含む、請求項１に記載の装置。
20. 前記送信経路に接続されたマイクロ波またはＲＦ送信機を更に含む、請求項１に記載の装置。
21. 前記伝送路の部分の管状内側導体の前記第２の端部に接続された冷却源を更に含む、請求項１に記載の装置。
22. 近位端部および遠位端部を有する細長いフレキシブルな同軸ケーブルを含むカテーテル装置であって、前記ケーブルが、
    中空中心導体と、
    外側導体と、
    前記導体間の環状空間の絶縁層とを含み、前記絶縁層が、前記環状の空間に沿って複数の流路を画定する誘電体材料の１つ又は複数の巻き付けたものにより構成されている、カテーテル装置。
23. 前記中心導体の内部を前記環状空間に接続する、前記ケーブルの遠位端部に接続デバイスを更に含み、その結果、ガス状冷却剤が前記ケーブルの近位端部へ流入される場合に、前記冷却剤が前記中心導体に沿って前記ケーブルの遠位端部まで進んで、前記接続デバイスを介して前記ケーブルから前記流路へ排気され、それにより前記中心導体を冷却する、請求項２２に記載の装置。
24. 前記接続デバイスが、前記ケーブルの遠位端部に固定され、且つ前記中心導体の内部を前記環状空間に接続する閉じた中空エンドキャップを含む、請求項２３に記載の装置。
25. 前記中心導体が、アンテナを形成するために前記キャップへと延びている、請求項２４に記載の装置。
26. 前記接続デバイスが、前記ケーブルの遠位端部において前記環状空間にビードを含み、前記ビードが、前記中心導体の内部と前記環状空間との間に通路を画定する、請求項２３に記載の装置。
27. 前記中心導体が、アンテナを形成するために前記ケーブルの遠位端部において前記外側導体を超えて延びている、請求項２２に記載の装置。
28. 身体通路内で前記アンテナをセンタリングするために前記ケーブルの遠位端部に隣接する隆起デバイスを更に含む、請求項２７に記載の装置。
29. 前記ケーブルに接続されたダイプレクサを更に含み、前記ダイプレクサが、第１の周波数の信号を送信する送信機に前記アンテナを接続するための送信経路、及び第２の周波数の信号を検出する受信機に前記アンテナを接続するための受信経路を含み、前記ダイプレクサが、前記２つの経路の信号を互いから分離するように設計されている、請求項２７に記載の装置。
30. 前記ケーブルと前記ダイプレクサとの間に直列に接続されたインピーダンス整合変成器を更に含む、請求項２９に記載の装置。
31. 前記送信経路および前記受信経路がＴ形伝送路から構成され、前記Ｔ形伝送路が、冷却源と前記中心導体との間の冷却剤経路、及びインピーダンス整合変成器を提供するように構成されて適合されている、請求項２９に記載の装置。
32. 前記ケーブル及び前記ダイプレクサが、マイクロ波受信機を含む再使用可能な嵌合第２部品に電気的に及び機械的に接続するように設計された単一の使い捨て第１部品として形成されている、請求項２９に記載の装置。
33. 前記外側導体が、編組導電ストランドを含む、請求項２２に記載の装置。
34. 前記中心導体内に１つ又は複数の温度センサを更に含む、請求項２２に記載の装置。
    

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