JP2017522132A - 熱環境の原位置定量化のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

マイクロ波エネルギーを送達するように構成されるアンテナを有する、マイクロ波アプリケータと、マイクロ波アプリケータに結合され、マイクロ波信号を発生させ、マイクロ波信号をアンテナに伝送するように構成される、マイクロ波発生器とを含む、マイクロ波切除システムが、提示される。マイクロ波切除システムはさらに、マイクロ波アプリケータがマイクロ波エネルギーを送達するときに生成される温度場からの放出を測定するように構成される放射計を含み、温度場は、温度場内の物質の原位置の定量的情報を提供する。定量的情報は、自動的に、マイクロ波発生器の電力伝送および時間設定を調節し、異なる温度環境を補償するために使用される。

Description

（背景）
（１．技術分野）
本開示は、マイクロ波切除システムにおけるマイクロ波温度測定に関し、より具体的には、組織を取り囲む温度環境の原位置（ｉｎ ｓｉｔｕ）定量化のためのシステムおよび方法に関する。

（２．関連技術の論議）
電磁放射は、腫瘍細胞を加熱および破壊するために使用されることができる。処置は、切除プローブを癌性腫瘍が識別された組織の中に挿入することを伴い得る。いったん切除プローブが適切に位置付けられると、切除プローブは、電磁放射を、切除プローブを取り囲む組織の中に放出する。

癌等の疾患の処置の際、あるタイプの腫瘍細胞は、通常、健康な細胞への傷害となる温度を若干下回る、高温で変性することが見出されている。

電磁放射を利用する電気外科手術デバイスが、種々の使用および用途のために開発されている。典型的には、切除手技において使用するための装置は、エネルギーを標的組織に指向するために、エネルギー源および外科手術器具（例えば、アンテナアセンブリを有するマイクロ波切除プローブ）として機能する、電力発生源、例えば、マイクロ波または無線周波数（ＲＦ）電気外科手術発生器を含む。発生器および外科手術器具は、典型的には、エネルギーを発生器から器具に伝送するため、かつ制御、フィードバック、および識別信号を器具と発生器との間で通信するため、複数の導体を有するケーブルアセンブリによって動作可能に結合されている。

例えば、組織切除用途において使用され得る、モノポール（単極）、ダイポール（双極）、および螺旋等のいくつかのタイプのマイクロ波プローブが、使用されている。モノポールおよびダイポールアンテナアセンブリでは、マイクロ波エネルギーは、概して、導体の軸から垂直に放射する。モノポールアンテナアセンブリは、典型的には、単一伸長導体を含む。典型的ダイポールアンテナアセンブリは、直線状に整合され、その間に電気絶縁体が設置され、相互に対して端と端が接して位置付けられる、２つの伸長導体を含む。螺旋アンテナアセンブリは、種々の寸法、例えば、直径および長さの螺旋形状の導体構成を含む。螺旋アンテナアセンブリの主要動作モードは、螺旋によって放射される場が螺旋軸に垂直な平面において最大である、通常モード（ブロードサイド）と、最大放射が螺旋軸に沿う、軸方向モード（エンドファイア）である。

特定のタイプの組織切除手技は、所望の外科手術転帰を達成するために、特定の切除体積を決定付け得る。切除体積は、アンテナ設計、アンテナ性能、アンテナインピーダンス、切除時間およびワット数、ならびに組織特性、例えば、組織インピーダンスと相関する。任意の切除体積は、いくつかの異なる温度範囲を有することによって特徴付けられる。異なる温度範囲の測定は、有用な情報を外科医に提供するであろう。

故に、外科手術手技の間、組織の周囲の温度場を測定し、そして示すために使用するためのデバイスの必要性がある。

（要旨）
本開示の側面では、マイクロ波エネルギーを送達するように構成されるアンテナを含む、マイクロ波アプリケータと、マイクロ波アプリケータに結合され、マイクロ波信号を発生させ、マイクロ波信号をアンテナに伝送するように構成される、マイクロ波発生器と、マイクロ波アプリケータがマイクロ波エネルギーを送達するときに生成される温度場からの放出を測定するように構成される放射計であって、温度場は、温度場内の物質の原位置の定量的情報を提供する、放射計を含む、マイクロ波切除システムが、提示される。

いくつかの側面では、放射計は、マイクロ波アプリケータ内に組み込まれる。代替として、放射計は、マイクロ波アプリケータと分離され、かつ別個である。

ある側面では、マイクロ波アプリケータのアンテナは、単一の温度センサを含む。代替として、マイクロ波アプリケータのアンテナは、温度センサのアレイを含む。

側面では、温度場は、ディスプレイモニタ上に表示される。

いくつかの側面では、定量的情報は、熱伝導性、具体的熱、密度、および血液灌流速度のうちの少なくとも１つである。

本開示の別の側面では、定量的情報は、自動的に、マイクロ波発生器の電力伝送および時間設定を調節し、異なる温度環境を補償するために使用される。

いくつかの側面では、温度環境は、マイクロ波アプリケータによって印加されるエネルギーの応答を決定付ける。

本開示のさらに他の側面では、温度環境を査定するための方法が、提示され、本方法は、所定の時間量の間、エネルギーをマイクロ波アプリケータから放射するステップと、放射計を介して、温度場を測定するステップと、温度環境の原位置の定量的情報を得るステップとを含む。

本開示のさらなる可用性の範囲は、本明細書で以下に与えられる詳細な説明から明白となるであろう。しかしながら、詳細な説明および具体的な例は、本開示の例証的実施形態を示すが、所定の例証として与えられるにすぎず、本開示の精神および範囲内の種々の変更および修正は、この詳細な説明から当業者に明白であることが理解されるべきである。

種々の本開示の側面は、図面を参照して本明細書に後述される。

図１は、本開示の実施形態による、マイクロ波切除システムのブロック図である。 図２は、本開示のある実施形態による、図１のマイクロ波切除システムの放射計を組み込む、マイクロ波発生器およびマイクロ波アプリケータを描写する。 図３は、本開示のある実施形態による、放射計がマイクロ波アプリケータと分離されている、マイクロ波発生器およびマイクロ波アプリケータを描写する。 図４は、本開示のある実施形態による、異なる温度場を有する組織等の材料に接近する、図２のマイクロ波アプリケータを描写する。 図５は、本開示のある実施形態による、組織に穿通する、図２のマイクロ波アプリケータの遠位端を描写する。 図６は、本開示のある実施形態による、図４の組織の異なる温度場を表示するためのディスプレイを描写する。 図７は、本開示のある実施形態による、図５の組織を穿通する、図２のマイクロ波アプリケータの遠位端を描写し、エネルギー帯が、マイクロ波アプリケータの遠位端の周囲に示される。 図８は、本開示のある実施形態による、放射計コントローラを含む、マイクロ波アプリケータの斜視図を描写する。 図９は、本開示の他の実施形態による、マイクロ波切除システムのブロック図を描写する。 図１０は、本開示のある実施形態による、放射計測定を使用して温度場を測定する方法のフロー図を図示する。

図は、例証の目的のためだけに、本開示の例証的実施形態を描写する。当業者は、本明細書に図示される構造および方法の代替実施形態が、本開示の原理から逸脱することなく、採用され得ることを、以下の詳細な説明から容易に認識し得る。

（詳細な説明）
本開示は、概して、生理学的環境のためのマイクロ波放射測定システムを組み込み、マイクロ波アプリケータを取り囲む温度場を識別するためのマイクロ波切除システムを対象とする。マイクロ波放射測定は、温度放射と考えられる電磁エネルギーを測定するための技法であって、熱源から発出するマイクロ波エネルギーを検出および測定するために使用されることができる。

本開示によるマイクロ波切除システムは、温度環境が標的組織に関連して生成されることを可能にする。温度環境は、リアルタイムで査定され、臨床医が、瞬時にフィードバックを受信し、そのフィードバックを使用して、外科手術手技の間に使用するための異なるアプローチを評価することを可能にし得る。したがって、温度療法の印加は、温度環境を形成する組織の温度ゾーンに関連するリアルタイムフィードバックに基づいて、継続的に調節または修正または改変されることができる。したがって、温度環境は、外科手術器具（例えば、マイクロ波アプリケータ）によって印加される、エネルギー応答を決定付ける。

マイクロ波切除システムおよび構成要素の実施形態は、付随の図面を参照して、説明される。類似参照番号は、図の説明全体を通して、類似または同じ要素を指し得る。図面に示され、本説明において使用されるように、用語「近位」は、ユーザにより近い装置または装置の構成要素の部分を指し、用語「遠位」は、ユーザからより遠い装置または装置の構成要素の部分を指す。

図１は、本開示の実施形態による、マイクロ波切除システム１００のブロック図である。マイクロ波切除システム１００は、マイクロ波アプリケータ１１０と、マイクロ波ケーブル１２０および１２５と、結合回路１３０と、マイクロ波発生器１４０と、フィルタ１３５と、放射計１６０とを含む。マイクロ波発生器１４０は、マイクロ波信号を発生させ、マイクロ波ケーブル１２０および１２５を介して、それをマイクロ波アプリケータ１１０に出力する。マイクロ波アプリケータ１１０は、マイクロ波信号がアンテナに印加されると、マイクロ波放射を放出する、少なくとも１つのアンテナを含む。アンテナは、アンテナから放出されるマイクロ波放射が腫瘍を切除することができるように、腫瘍内に配置されてもよい。

マイクロ波アプリケータ１１０は、マイクロ波アンテナに一般的であるように、送信機および受信機の両方として作用する。あらゆる物質は、何らかの放射を発している。組織等の材料が加熱されると、温度変化は、それらの放出の強度または周波数の増加をもたらす。これらの放出は、マイクロ波アプリケータ１１０等のマイクロ波アンテナによって受信され得る、１つのタイプの放射である。概して、これらの受信される放出は、それらが受信されるシステム内で雑音または雑音温度信号と見なされ、実際、マイクロ波アプリケータ１１０およびマイクロ波ケーブル１２０、１２５を含むシステムの構成要素自体も、それらが使用されているため、雑音の放出を発している。しかしながら、これらの放出は、当該材料の定量的情報のインジケーションを提供することができる。定量的情報は、少なくとも、組織の熱伝導性、具体的熱、密度、および局所潅流に関連し得る。定量的情報は、自動的に、マイクロ波発生器の電力伝送および時間設定を調節し、異なる温度環境を補償するために使用されてもよい。さらに、温度環境は、マイクロ波アプリケータ１１０によって印加されるエネルギーの組織の応答を決定付けることができる。

定量的情報に関して、生体組織の熱伝導性は、特定のタイプの生体組織および生体組織の組成に依存する。異なる生体組織は、組織密度、血管新生、年齢、方向、および主要血管までの距離等の要因に基づいて、異なるおよび／または特有の熱伝導性を呈する。加えて、異なる生体組織は、異なるおよび／または特有の熱伝導性を異なる方向に呈し得る。電気伝導性は、組織タイプおよび組成だけではなく、また、例えば、温度誘発および生理食塩水前処理等、温度処置の間の他の外部から印加される物理的および化学影響によっても判定される。組織のそのような特性の把握は、組織へのエネルギーの印加後、組織内の１つまたはそれを上回る温度場の生成および定量化を可能にする。

したがって、エネルギーの印加後の組織のこれらの放出に基づいて、温度ゾーンが、定量化され、ディスプレイ画面上に表示され、したがって、外科医が、外科手術手技の間、マイクロ波アプリケータを取り囲む温度環境を作成および視覚化することを可能にし得る。換言すると、温度環境は、リアルタイムで査定され、外科医が、瞬時にフィードバックを受信し、そのフィードバックを使用して、外科手術手技の間の使用のための異なるアプローチを評価することを可能にし得る。したがって、温度療法の印加は、温度環境を形成する組織の温度ゾーンに関連するリアルタイムフィードバックに基づいて、継続的に調節または修正または改変されることができる。したがって、温度環境は、外科手術器具（例えば、マイクロ波アプリケータ１１０）によって印加されるエネルギー応答を決定付ける。

さらに、複数の温度環境が、単一の外科手術手技の間に、同時に査定されてもよい。言い換えると、外科医は、外科手術手技の間、複数の異なる組織または器官の温度環境を査定し、そのような温度環境を比較し、適切な行為を判定し得る。したがって、複数の温度環境のリアルタイム査定は、外科医の決定、例えば、複数の組織のそれぞれに印加するエネルギーの量に影響を及ぼす。言い換えると、直接関係が、組織の１つまたはそれを上回る算出された温度環境とそのような組織への後続エネルギー印加との間に確立される。換言すると、組織の温度特性は、算出された温度環境に行なわれるべき、リアルタイム、瞬時、かつ連続調節を可能にするために表示される温度環境を形成する、１つまたはそれを上回る温度場を生成するために使用される。そのような調節は、例えば、電力調節または時間設定調節に関連し得る。当然ながら、当業者は、継続的かつリアルタイムで、算出された温度場に任意のタイプの変数またはパラメータ調節を行うことを検討し得る。

結合回路１３０は、マイクロ波発生器１４０とマイクロ波アプリケータ１１０との間に結合され、マイクロ波アプリケータ１１０によって、腫瘍等の処置されている組織から受信されるものを含む、マイクロ波ケーブル１２０および１２５を通して伝搬する雑音温度信号または信号の少なくとも一部を受信し、雑音温度信号を放射計１６０に指向する。フィルタ１３５は、雑音温度信号を、ソースインピーダンスと負荷インピーダンスとの間の不平衡から生じる、任意の反射された電力を含む、マイクロ波発生器１５０によって発生されたマイクロ波信号から隔離する。次いで、放射計１６０は、雑音温度信号をサンプリングし、それらをコントローラ１５０に提供する。コントローラ１５０は、アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を使用して、マイクロ波雑音温度信号をデジタル的にサンプリングし、結果をスケーリングすることによって、マイクロ波雑音温度信号を温度読取値に変換してもよい。コントローラ１５０はまた、以下により詳細に説明されるように、ディスプレイとインターフェースをとり、温度読取値を表示してもよい。

放射計１６０によって測定される雑音温度は、温度フィードバック制御を可能にするために使用されてもよい。フィードバック制御は、開ループ制御、例えば、ユーザベースの制御、または閉ループ制御、例えば、自律的システムのためのものを伴い、所望の組織効果を達成し、全体的手技転帰を改善し得る。放射計１６０およびコントローラ１５０はまた、マイクロ波切除システム１００の構成要素の温度を監視するために使用されてもよい。例えば、放射計１６０およびコントローラ１５０は、マイクロ波ケーブル１２０、１２５の温度を監視し、適正な冷却を確実にし、故障を回避するために使用されてもよい。さらに、本開示の少なくとも一実施形態によると、構成要素および組織の雑音温度は、マイクロ波切除システム１００の側面を制御するために識別され、相互から分離され、使用される。

図２は、いくつかの本開示の実施形態による、マイクロ波切除システム２００のブロック図である。マイクロ波切除システム２００は、マイクロ波発生器２２０と、マイクロ波発生器２２０に結合されるマイクロ波アプリケータ２１０とを含む。マイクロ波アプリケータ２１０は、マイクロ波アンテナ２３０と、マイクロ波アンテナ２３０に結合され、臨床医が、マイクロ波切除手技の間、マイクロ波アンテナ２３０を操作することを可能にする、ハンドル２４０とを含む。

マイクロ波アンテナ２３０は、非可撓性切除カテーテルまたは可撓性切除カテーテルとして具現化され、具体的外科手術手技、具体的管腔構造、具体的標的組織、臨床医の選好等に対応してもよい。例えば、一実施形態では、患者の肺の比較的に狭い気道を通した移動のために非常に可撓性である、切除カテーテルを有することが有利であることが証明され得る。ある場合には、例えば、切除カテーテルが組織を穿刺または貫通するために必要とされる場合、わずかに可撓性である、切除カテーテルを有することが有利であることが証明され得る。マイクロ波アンテナ２３０は、本開示の範囲から逸脱することなく、構造詳細が簡略化またはより複雑であるかのいずれかである、他の切除カテーテル実施形態を採用してもよいことは、当業者に理解されるはずである。

正確な温度測定を得るために、放射計１６０は、（例えば、大部分のマイクロ波アンテナにおいて採用される同軸ケーブルの加熱からの）望ましくない雑音が放射計１６０に進入することを制限するように、マイクロ波アンテナ２３０の放射する部分に可能な限り近接して配置される。例えば、図２に示されるように、放射計１６０および結合回路１３０は、マイクロ波アプリケータ２１０のハンドル２４０内に配置される。結合回路１３０は、マイクロ波フィード伝送ラインとアンテナ要素との間に結合され、アンテナ要素内で伝搬するマイクロ波信号の少なくとも一部を放射計１６０に提供する。放射計１６０は、結合回路１３０に結合される。放射計は、アンテナ２３０を取り囲む環境、例えば、切除されている組織の温度から導出される電圧信号Ｖ_０またはデジタル信号を出力し得る。すなわち、マイクロ波アンテナによって加熱された環境は、雑音温度信号を特定の周波数で放出し、環境の温度は、その信号の強度から導出され得る。本電圧信号Ｖ_０またはデジタル信号は、通信ライン２１５を介して、マイクロ波発生器２２０に提供される。

図３は、本開示のある実施形態による、マイクロ波発生器およびマイクロ波アプリケータを描写し、放射計は、マイクロ波アプリケータと分離されている。マイクロ波切除システム３００は、マイクロ波発生器２２０と、マイクロ波発生器２２０に結合されるマイクロ波アプリケータ２１０とを含む。マイクロ波アプリケータ２１０は、マイクロ波アンテナ２３０と、マイクロ波アンテナ２３０に結合され、臨床医が、マイクロ波切除手技の間、マイクロ波アンテナ２３０を操作することを可能にする、ハンドル２４０とを含む。

正確な温度測定を得るために、放射計１６０は、マイクロ波切除システム３００の外部に配置される。効果的に、これは、放射計をマイクロ波切除システム３００の雑音の少なくとも一部から隔離する。例えば、図３に示されるように、放射計１６０は、マイクロ波アプリケータ２１０とマイクロ波発生器２２０との間に配置される。放射計１６０は、ディスプレイ手段１６１およびプロセッサ（またはコントローラ）１６３をその中に含んでもよい。したがって、一例示的実施形態では、放射計１６０は、マイクロ波アプリケータ２１０と分離され、かつ別個であってもよい。

さらに、図２および３に関して、マイクロ波アプリケータ２１０のアンテナ２３０は、１つまたはそれを上回る温度センサを含んでもよい。例えば、図２のアンテナは、単一の温度センサ２５０を含んでもよい一方、図３のアンテナは、温度センサ２５５のアレイを含んでもよく、温度センサ２５０、２５５は、熱電対であってコントローラに接続し、アンテナ２３０、冷却チャネル内の冷却チャネル（図示せず）、またはアンテナ２３０内に形成されるバランもしくはチョーク等の具体的構成要素の付加的温度データを提供してもよい。当然ながら、本開示のマイクロ波アプリケータのいずれかは、マイクロ波アプリケータ２１０の任意の部分上に組み込まれる任意の数の温度センサを含んでもよい。

図４は、本開示のある実施形態による、異なる温度場を有する組織４１０に接近する、図２のマイクロ波アプリケータ２１０を描写する。組織４１０は、複数の温度面積または領域またはゾーン４２０、４３０、４４０、４５０を含んでもよい。各温度ゾーン４２０、４３０、４４０、４５０は、異なる組織特性を呈し得る。例えば、各温度ゾーン４２０、４３０、４４０、４５０は、異なる温度または温度範囲を有し得る。組織内の異なる温度ゾーンの１つの一般的理由は、当該組織が、異なるタイプであるか、または異なる組成を有することである。例えば、癌性病変および腫瘍は、典型的には、健康な組織と比較して、隆起した血管系を有する。その結果、病変および腫瘍は、典型的には、周囲組織を上回る水分含有量および血液含有量を有し、健康な組織と異なる放出をもたらす。同様に、骨は、筋肉組織と非常に異なる放出特徴を有し、これらの区別は、放射計１６０を使用して放出を分析することによって判別されることができる。当然ながら、組織特性は、これらの例のみに限定されない。組織特性はまた、例えば、組織体積測定および組織密度測定を含んでもよい。

放出における差異は、マイクロ波アプリケータ２１０を誘導して、例えば、マイクロ波アプリケータ２１０を特定の組織特性を表す特定の放出を表現する組織内に設置するために有用であり得る。加えて、あるタイプの組織は、マイクロ波アプリケータ２１０を設置するときに回避され得る。

図５は、本開示のある実施形態による、組織を穿通し、エネルギーを印加する、図２のマイクロ波アプリケータの遠位端を描写する。

システム５００では、マイクロ波アプリケータ２１０の遠位端は、組織５１０を穿通し、例えば、温度ゾーン５５０に接近し、その放出は、エネルギーの入力もしくは印加の前に基づき、または応答が温度ゾーン５５０を識別する組織から受信される、マイクロ波アプリケータ２１０からの照会信号の結果として感知され得る。遠位端が、温度ゾーン５５０（すなわち、腫瘍等の特定のタイプの組織）の近傍にあるか、それに隣接するか、またはその中に挿入されると、エネルギーが、組織に印加され、エネルギー帯５２０、５３０、５４０の生成をもたらす。エネルギー帯５２０、５３０、および５４０は、エネルギーの印加によって達成される温度を表す。各エネルギー帯５２０、５３０、５４０は、放出を経時的に探すことによって判定され得る（すなわち、時間が長いほど、感知された放出がマイクロ波アプリケータ２１０から遠い組織から生じることを意味する）。代替として、各エネルギー帯５２０、５３０、５４０は、異なる周波数または異なる強度で放出し得る場合があり、周波数または強度における経時的変動を見つけるこれらの測定から、組織の温度の判定が行われることができる。エネルギー帯５２０、５３０、５４０は、ディスプレイモニタ上に表示されてもよい（図６および７参照）。エネルギー帯５２０、５３０、５４０は、温度ゾーン５５０の異なる温度特性を示し、異なる色として表され得る。以下に論じられるように、エネルギー帯５２０、５３０、５４０は、マイクロ波アプリケータ２１０によって接近される温度ゾーン５５０に関連する温度場を形成する。温度場は、組織を取り囲む温度環境の表現である。

放射測定放出は、前述のように、コントローラ１５０（図１）にフィードバックされ、マイクロ波発生器１４０を制御し得る。しかしながら、本放出データはまた、コントローラ１５０によって操作され、図６に描写されるように、手技の表示を向上させてもよい。

ディスプレイ６００は、組織４１０の３次元ビューを操作するための複数の入力手段６１０を図示す。組織４１０は、例えば、異なる温度場を組織４１０内に形成する、複数の温度ゾーン４２０、４３０、４４０、４５０を含む。組織４１０の画像は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）走査、磁気共鳴画像診断、蛍光透視法、超音波撮像、およびその他等の従来の撮像モダリティから提供されてもよい。示されるように、ディスプレイ画面６００は、マイクロ波アプリケータ２１０（図２に見られるように）が挿入された組織４１０の３Ｄビューを図示する。処置のための場所へのマイクロ波アプリケータのナビゲートおよび設置に関するシステムおよび方法のさらなる詳細は、「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｎａｖｉｇａｔｉｎｇ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ Ｌｕｎｇ」と題され、本願と同時に出願された同時係属中の米国出願第ＸＸ／ＸＸＸ，ＸＸＸ（弁理士整理番号Ｈ−ＩＬ−００１３７（１９８８−１３７））、および２０１３年３月１５日に出願され、「Ｐａｔｈｗａｙ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」と題された米国特許出願第１３／８３８，８０５号に見出され得、それらの全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる。入力手段６１０は、ユーザが、例えば、組織を回転させる、具体的温度ゾーンをズームインおよびアウトする、温度場を測定する、温度場をカウントする、各温度ゾーンに関するさらなる組織情報を抽出すること等を可能にし得る。

外科医等のユーザは、各温度ゾーンを識別、視認し、そこにアクセスし、そして任意の望ましい組織特性を各選択された温度ゾーンから抽出することができる。したがって、定量的情報は、温度ゾーン毎に別個に抽出されてもよい。各温度ゾーンから抽出される定量的情報が、収集され、メモリデバイス内に記憶されてもよい。各温度ゾーンの定量的情報は、健康な組織の組織特性と比較されてもよい。また、各温度ゾーンの定量的情報は、相互に比較されてもよい。したがって、外科医は、瞬時にかつリアルタイムで、異なる組織面積／領域または組織の温度ゾーンを比較し、温度環境に関する有用な定量的情報を抽出し得る。温度ゾーンに関する本情報は、特に、マイクロ波発生器２２０のパラメータを設定するか、またはこれらの温度ゾーンのうちの１つまたはそれを上回るもの内に位置する標的を処置するためのマイクロ波エネルギーの印加のための処置プログラムを設定するために有用であり得る。

図７は、本開示のある実施形態による、マイクロ波発生器２２０からのエネルギーの印加後の図５の組織を穿通する図２のマイクロ波アプリケータの遠位端を描写し、エネルギー帯は、マイクロ波アンテナ２３０の遠位端の周囲に示される。

ディスプレイ７００は、組織の温度ゾーン５５０（図５参照）の温度を識別および定量化するために使用される、複数の入力手段７１０を図示する。マイクロ波アプリケータ２１０の遠位端（すなわち、アンテナ２３０）が、組織５１０を穿通し、エネルギーを温度ゾーン５５０に印加すると、エネルギー帯５２０、５３０、５４０が、温度ゾーン５５０および組織５１０のそれらの部分の温度変化を表すように生成される。これらの温度帯５２０、５３０、および５４０は、マイクロ波アンテナ２３０の遠位端の周囲にあるようにディスプレイ画面７００上に表示されてもよい。エネルギー帯５２０、５３０、５４０は、温度場を形成し、組織５１０の温度環境の原位置の定量的情報を提供する。

図８は、本開示のある実施形態による、放射計コントローラを含む、マイクロ波アプリケータの斜視図を描写する。

マイクロ波アプリケータ９００は、マイクロ波放射測定モジュールをマイクロ波アプリケータのコネクタアセンブリ９０５の中に組み込む。コネクタアセンブリ９０５は、放射部分９１０を有するプローブ９０８に接続される。コネクタアセンブリ９０５は、温度測定を表示する、ディスプレイと、ユーザが、温度設定を変更し、プローブ９０８に提供されているマイクロ波信号を遮断し、放射部分９１０にマイクロ波放射を放出させることを可能にする、ユーザインターフェースとを含む。コネクタアセンブリ９０５は、直接、マイクロ波発生器に接続するか、またはマイクロ波ケーブルを介して、マイクロ波発生器に接続するように構成される、コネクタ９０６を含む。温度等の放射測定データは、コネクタ９０６のデータバスを介して、マイクロ波発生器に伝送されてもよい。

図９は、本開示の他の実施形態による、マイクロ波切除システムのブロック図を描写する。

マイクロ波切除システム１０００は、コントローラ１５０によって制御される、フィルタ１００２および１００４を含むことを除いて、図１に示されるマイクロ波切除システム１００と同一である。マイクロ波切除システム１０００は、。第１のフィルタ１００２は、雑音温度信号を高出力マイクロ波信号から隔離してもよい。第２のフィルタ１００４は、次いで、組織の雑音温度および第１のフィルタ１００２から出力された雑音温度からの伝送ネットワークの雑音温度を抽出してもよい。１つまたはそれを上回る付加的フィルタが、本開示の範囲から逸脱することなく、採用されてもよい。

コントローラ１５０は、同調、ゲート、および他の信号を提供し、第１のフィルタ１００２および第２のフィルタ１００４が、結合回路によって受信されるマイクロ波エネルギーをフィルタ処理する様式を制御してもよい。第２のフィルタ１００４はさらに、伝送ネットワーク雑音温度または組織雑音温度の成分を分離するように構成されてもよい。例えば、伝送ネットワークの異なる構成要素は、雑音温度信号を異なる周波数で産生し得る。第２のフィルタ１００４は、周波数ドメイン技法を採用して、異なる周波数における雑音温度信号を分析することによって、伝送ネットワークの構成要素のそれぞれの雑音温度を判定してもよい。第２のフィルタ１００４は、代替として、時間ドメインおよび周波数ドメイン技法の両方を採用し、雑音温度信号をケーブルおよび組織等の他の雑音温度源からの計画的源から隔離する。

図１０は、本開示のある実施形態による、放射計測定を使用して温度場を測定する方法のフロー図１１００を図示する。

ステップ１１１０では、マイクロ波アプリケータが、組織中に導入される。ステップ１１２０では、マイクロ波エネルギーが、設定時間量の間、組織に印加される。ステップ１１３０では、温度場が、測定され、温度環境の定量的測定を得る。ステップ１１４０では、温度場が、ディスプレイ画面上に表示される。ステップ１１５０では、発生器電力および時間設定が、マイクロ波アプリケータによって組織に印加されるエネルギーを調節するために、自動的かつ継続的に調節される。プロセスは、次いで、終了する。

本明細書に説明されるは方法ステップは、必ずしも、説明されるような順序で行われる必要はないことを理解されたい。さらに、「その後」、「次いで」、「次の」等の単語は、ステップの順序を限定することを意図するものではない。これらの単語は、単に、方法ステップの説明を通して、読者を誘導するために使用される。

さらに、本開示の特徴および側面は、任意の好適な方式で、例えば、マイクロ波切除システム１００のハードウェアおよびソフトウェア構成を介して、または任意の他の好適なソフトウェア、ファームウェア、および／またはハードウェアを使用して、マイクロ波切除システム１００内に実装されてもよい。

例えば、実行可能命令を介して実装されるとき、本開示の種々の要素は、本質的に、そのような種々の要素の動作を定義するコードである。実行可能命令またはコードは、可読媒体（例えば、ハードドライブ媒体、光学媒体、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、テープ媒体、カートリッジ媒体、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、メモリスティック、および／または同等物）から得られる、または通信媒体（例えば、インターネット）からのデータ信号を介して通信されてもよい。実際、可読媒体は、情報を記憶または転送し得る、任意の媒体を含んでもよい。

コンピュータ手段またはコンピューティング手段もしくは処理手段は、アセンブリと動作可能に関連付けられてもよく、ソフトウェアによって、第１の出力信号と第１の制御画像および第２の出力信号と第２の制御画像を比較するように指示される。ソフトウェアはさらに、コンピュータに、診断出力を産生するように指示する。さらに、診断出力を検証デバイスのオペレータに伝送するための手段も、含まれる。したがって、本開示の多くの用途は、公式化され得る。本明細書に開示される例示的ネットワークは、インターネット、イントラネット、エクストラネット、ＷＡＮ（広域ネットワーク）、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）、衛星通信、および／または同等物等、データを交換する、または業務を行うための任意のシステムを含んでもよい。ネットワークは、他のタイプのネットワークとして実装されてもよいことに留意されたい。

加えて、本明細書で使用されるような「コード」または本明細書で使用されるような「プログラム」は、コンピュータまたは実行デバイスによってタスクを行うために使用され得る、任意の複数のバイナリ値または任意の実行可能、解釈もしくはコンパイルコードであってもよい。本コードまたはプログラムは、いくつかの公知のコンピュータ言語のうちの任意の１つで書かれてもよい。本明細書で使用されるような「コンピュータ」は、データを記憶、処理、ルーティング、操作、またはそれに所望の動作を実施する、任意のデバイスを意味してもよい。「コンピュータ」は、１つまたはそれを上回るトランスポンダ認識および収集システムまたはサーバ内に組み込まれ、１つまたはそれを上回るプロセッサを動作させ、トランスポンダ認識アルゴリズムを起動してもよい。さらに、コンピュータ実行可能命令は、例えば、汎用コンピュータ、特殊目的コンピュータ、または特殊目的処理デバイスにある機能または機能群を行なわせる、命令およびデータを含む。コンピュータ実行可能命令はまた、独立型またはネットワーク環境内でコンピュータによって実行され得る、プログラムモジュールを含む。概して、プログラムモジュールは、特定のタスクを行う、または特定の抽象データタイプを実装する、ルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素、およびデータ構造等を含む。

本説明は、語句「ある実施形態では」、「実施形態では」、「いくつかの実施形態では」、または「他の実施形態では」を使用し、それぞれ、本開示による同一または異なる実施形態のうちの１つまたはそれを上回るものを指し得る。

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ことによって、電波、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。本説明で使用されるように、「マイクロ波」は、概して、周波数範囲３００メガヘルツ（ＭＨｚ）（３×１０^８サイクル／秒）〜３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）（３×１０^１１サイクル／秒）内の電磁波を指す。本説明で使用されるように、「切除手技」は、概して、例えば、マイクロ波切除、高周波（ＲＦ）切除、またはマイクロ波もしくはＲＦ切除補助切除等の任意の切除手技を指す。

本説明で使用されるように、「エネルギーアプリケータ」は、概して、エネルギーをマイクロ波またはＲＦ電気外科手術発生器等の電力発生源から組織に伝達するために使用され得る、任意のデバイスを指す。本開示の目的のために、用語「エネルギーアプリケータ」は、用語「エネルギー送達デバイス」と同じ意味である。本説明で使用されるように、「伝送ライン」は、概して、ある点から別の点への信号の伝搬のために使用され得る、任意の伝送媒体を指す。本説明で使用されるように、「流体」は、概して、液体、気体、または両方を指す。

本説明で使用されるように、用語「コントローラ」は、デジタルおよび／またはアナログ構成要素を採用し、デジタルおよび／またはアナログ信号を発生させ、別のデバイスを制御または駆動させる、任意の電気デバイスを指す。用語「コントローラ」は、本明細書に説明される方法のうちのいくつかを実施するために、プロセッサ、メモリ、および入力／出力ポートを有する、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、またはコンピュータを指し得る。

単語「例示的」は、「実施例、事例、または例証としての役割を果たす」ことを意味するために本明細書で使用される。「例示的」として本明細書に説明される任意の実施形態は、必ずしも、他の実施形態より好ましいまたは有利であるものとして解釈されるべきではない。単語「実施例」は、用語「例示的」と同じ意味で使用され得る。

当業者は、本明細書で具体的に説明され、添付図面で図示されるデバイスおよび方法は、非限定的な例示的実施形態であることを理解するであろう。一例示的実施形態に関連して図示および説明される特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせられ得る。そのような修正および変形例は、本開示の範囲内に含まれることを目的としている。

前述の実施例は、本開示の種々の側面および本開示の方法の実践を例証する。実施例は、本開示の多くの異なる実施形態の包括的説明を提供することを意図するものではない。したがって、前述の本開示は、明確性および理解の目的のために、例証および実施例として、ある程度詳細に説明されたが、当業者は、多くの変更および修正が、本開示の精神または範囲から逸脱することなく、そこに行われてもよいことを容易に認識するであろう。

本開示のいくつかの実施形態が、図面に示されるが、本開示をそれらに限定することを意図するものではなく、本開示は、当分野が許容するであろう広範な範囲であって、明細書も同様に読まれるべきであることが意図される。前述の実施形態の任意の組み合わせもまた、想定され、添付の請求項の範囲内である。したがって、前述の説明は、限定としてではなく、単に、特定の実施形態の例示として解釈されるべきである。当業者は、添付の請求項の範囲および精神内の他の修正を想定するであろう。

Claims (18)

1. マイクロ波切除システムであって、
   マイクロ波エネルギーを送達するように構成されるアンテナを含む、マイクロ波アプリケータと、
   前記マイクロ波アプリケータに結合され、マイクロ波信号を発生させ、前記マイクロ波信号を前記アンテナに伝送するように構成される、マイクロ波発生器と、
   前記マイクロ波アプリケータがマイクロ波エネルギーを送達するときに生成される温度場からの放出を測定するように構成される放射計であって、前記温度場は、前記温度場内の物質の原位置の定量的情報を提供する、放射計と、
   を備える、システム。
2. 前記放射計は、前記マイクロ波アプリケータ内に組み込まれる、請求項１に記載のマイクロ波切除システム。
3. 前記放射計は、前記マイクロ波アプリケータと分離され、かつ別個である、請求項１に記載のマイクロ波切除システム。
4. 前記マイクロ波アプリケータのアンテナは、単一温度センサを含む、請求項１に記載のマイクロ波切除システム。
5. 前記マイクロ波アプリケータのアンテナは、温度センサのアレイを含む、請求項１に記載のマイクロ波切除システム。
6. 前記温度場は、ディスプレイモニタ上に表示される、請求項１に記載のマイクロ波切除システム。
7. 前記定量的情報は、熱伝導性、具体的熱、密度、および血液灌流速度のうちの少なくとも１つである、請求項１に記載のマイクロ波切除システム。
8. 前記定量的情報は、自動的に、前記マイクロ波発生器の電力伝送および時間設定を調節し、異なる温度環境を補償するために使用される、請求項１に記載のマイクロ波切除システム。
9. 前記温度環境は、前記マイクロ波アプリケータによって印加されるエネルギーの応答を決定付ける、請求項１に記載のマイクロ波切除システム。
10. 温度環境を査定する方法であって、
    所定の時間量の間、エネルギーをマイクロ波アプリケータから放射するステップと、
    放射計を介して、温度場を測定するステップと、
    前記温度環境の原位置の定量的情報を得るステップと、
    を含む、方法。
11. 前記放射計を前記マイクロ波アプリケータ内に組み込むステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記放射計は、前記マイクロ波アプリケータと分離され、かつ別個である、請求項１０に記載の方法。
13. 前記マイクロ波アプリケータのアンテナは、単一温度センサを含む、請求項１０に記載の方法。
14. 前記マイクロ波アプリケータのアンテナは、温度センサのアレイを含む、請求項１０に記載の方法。
15. 前記温度場をディスプレイモニタ上に表示するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
16. 前記定量的情報は、熱伝導性、具体的熱、密度、および血液灌流速度のうちの少なくとも１つである、請求項１０に記載の方法。
17. 前記定量的情報は、自動的に、マイクロ波発生器の電力伝送および時間設定を調節し、異なる温度環境を補償するために使用される、請求項１０に記載の方法。
18. 前記温度環境は、前記マイクロ波アプリケータによって印加されるエネルギーの応答を決定付ける、請求項１０に記載の方法。