JP2021053371A - アブレーションプローブ - Google Patents

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Abstract

【課題】改良されたアブレーションプローブを提供する。【解決手段】プローブ（１０）は、高周波アブレーションプローブとして特に使用可能であり、組織における少なくとも１つの電極（１５）をウェット状態に保ち、かつ過度の加熱を避けるために内部冷却を備える。電極（１５）の領域において、電極（１５）を支持するホースのホース壁は高い熱伝導率を有するが、それを除けば、ホース壁は、遠位端部（１４）を保持する電極以外では比較的低い熱伝導率を有する。遠位端部（１４）における熱伝導率の増加は、壁厚を薄くし、適切なプラスチックを選択し、ホース壁内に伝熱体を配置し、またはこれらの特徴のうちの２つ以上を組み合わせることによって達成することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、アブレーションプローブ、特に、内部冷却を備えた高周波（ＲＦ）アブレーションプローブ、特にカテーテルプローブに関する。
高周波アブレーションプローブ、特にカテーテル形状の高周波アブレーションプローブは、遠位端に１つまたは２つの電極を有し、その電極には、高周波アブレーションプローブがそれぞれの患者の体腔、例えば、肝臓または肺に挿入された時に周辺組織を加熱し、凝固させ、または切除するために高周波電圧が印加される。しかしながら、所望の治療効果を得るためには、金属電極は、例えば、できる限り広範囲に組織を加熱し、また、組織の表面やけどを避けるために、できるだけ長く冷たく保たれなければならない。この理由により、そのようなアブレーションプローブは、典型的にはチャネルを備え、冷却液が、そのチャネルを通って内部空間に供給され、電極から熱を抽出して発散させる。
そのような高周波アブレーションプローブは、特許文献１から知られており、特許文献１では、電極がマルチルーメンホース上に配置されている。そのマルチルーメンホースは、電極を冷却する冷却液を供給し、排出するためのチャネルを備える。また、十分な放熱性を保証するために、ホースは、少なくとも０．８Ｗ／ｍ＊Ｋの比較的高い特有の熱伝導率を有するプラスチックからなる。
同様のプローブが、特許文献２から知られている。
プラスチックの熱伝導率を高めるために、プラスチック成分に金属インレーを含めることが、異なるソース、例えば特許文献３、特許文献４および特許文献５から知られている。
米国特許第６９３９３５０号明細書 国際公開第０３／０３４９３２号明細書 独国実用新案第８５０５９９９号明細書 独国特許出願公開第２９４５６０７号明細書 米国特許第３４８５２３４号明細書
しかしながら、ホースの熱伝導率を高めることは、悪影響を及ぼし得ることが示されている。
それらを起点とし、本発明の目的は、改良されたアブレーションプローブを提供することである。
この目的は、請求項１に記載のアブレーションプローブで解決される。
本発明のプローブは、ホース壁によって制限された少なくとも１つのチャネルを含むフレキシブルホースを備え、フレキシブルホースのホース壁には、少なくとも１つ、２つ、または複数の電極が遠位端部に設けられる。ホース壁は、遠位端部において、径方向、すなわち、電極からチャネルに向かう方向に、この遠位端部以外より高い径方向熱伝導率を有する。
少なくとも１つの電極が取り付けられる遠位端部の径方向熱伝導率がより高いため、電極からの熱は、冷却媒体に良好に伝達され、有効に放散される。一方、遠位端部以外のホース壁の熱伝導率は低いことから、患者の体温がホースのチャネルに導入されたり、冷却液を予熱したりしない。したがって、アブレーションプローブの遠位端部以外の領域は、遠位端部から出る冷たい冷却液が、流体導管、例えば毛細管を通って流入する冷却液を冷却する向流熱交換器として機能し得る。また、ホース壁の材料の低い熱伝導率によってもたらされるプローブの断熱性は、フレキシブルホースがその全長にわたって高い熱伝導率を有していれば生じ得るであろう冷たさによる生体組織または内視鏡の破損を防ぐ。
ホース壁の遠位端部における高い熱伝導率は、個々にまたは互いに組み合わせて適用することができる異なる技術的手段によって達成することができる。特に、ホース壁は、遠位端部において、遠位端部以外よりも径方向厚さを薄くすることができる。追加または代替として、ホース壁は、遠位端部において、残りのホース壁とは異なるプラスチック、特に、より高い熱伝導率を有するプラスチックから完全または部分的に構成することができる。
上述された手段の各々に加えて、またはその代替として、遠位端部において、ホース壁は、ホース壁に埋め込まれる伝熱体を含むことができる。そのような伝熱体は、周方向に延在するように配置されるワイヤ、バンドまたは他の長尺体にすることができ、例えば、短いスリーブまたはリングとして構成することができる。そのような長尺伝熱体は、らせん状を描くこともでき、または長手方向に延在するように配置することもできる。長尺伝熱体は、銅、銀、アルミニウム、または鋼、特にステンレス鋼または炭素繊維などの熱伝導材料からなることが好ましい。あるいは、伝熱体は、不規則に形成され、不規則に配列された粒子、例えばワイヤ片、ファイバ片、粒子、例として、ダイヤモンド粒子、カーボン粒子などにすることができる。
本発明の実施形態のさらなる詳細は、図面、明細書または特許請求の範囲の主題である。
図１は、供給装置を備えた本発明のプローブの概略図である。 図２は、プローブの長手方向部分切断図である。 図３は、図２によるプローブの部分拡大図である。 図４は、プローブのさらなる実施形態の長手方向部分切断概略図である。 図５は、プローブのさらなる実施形態の長手方向部分切断概略図である。 図６は、プローブのさらなる実施形態の長手方向部分切断概略図である。 図７は、プローブのさらなる実施形態の長手方向部分切断概略図である。 図８は、プローブのさらなる実施形態の長手方向部分切断概略図である。 図９は、プローブのさらなる実施形態の長手方向部分切断概略図である。 図１０は、プローブのさらなる実施形態の長手方向部分切断概略図である。
図１には、例えば、患者の中空血管、例えば肺または肝臓の中空血管に挿入するためにカテーテルのタイプに構成することができるアブレーションプローブ１０を示す。プローブ１０は、必要な手術媒体をプローブ１０に供給する供給装置１１に接続され、高周波電流および冷却液が、その必要な手術媒体の一部になり得る。
プローブ１０は、実質的には、適切なコネクタ１３を介して装置１１に近位に接続されるフレキシブルホース１２からなる。遠位端部１４において、ホース１２は、装置１１内に配置された高周波発生器に電気的に接続される少なくとも１つまたは２つの電極１５、１６を支持する。
プローブ１０、特にプローブ１０の遠位端部１４の構成は、図２および図３から明らかである。ホース１２は、ホース壁１７を備え、ホース壁１７は、プローブ１０、ひいてはホース壁１７の近位端から遠位端部１４まで延在するチャネル１８を取り囲む。最も外側の遠位端において、ホース１２は端片１９によって閉じられている。端片１９は、チャネル１８内に配置され、かつ細い金属管によって形成された流体導管２０に第１電極１５を接続するために、導電性を有するように構成することができる。流体導管２０は、例えば、図３に示すように、溶接接続部２１によって端片１９のシャンクと接続され得るステンレス鋼または別の金属からなる毛細管にすることができる。
流体導管２０は、端片１９のシャンクと接続された端部にノズル開口部２２を含み、ノズル開口部２２を介して、冷却媒体、例えばＣＯ２が手術中に放出され、冷却媒体は、膨張により冷却され、チャネル１８またはプローブ１０の図示していない別の出口開口部を介して装置１１に戻る。
ホース壁１７は、プラスチック、特に熱伝導性の低いプラスチックからなることが好ましく、その熱伝導率は、遠位端部１４以外では低く、好ましくは０．８Ｗ／ｍ＊Ｋ未満である。しかしながら、２つの電極１５、２６の領域、すなわち、遠位端部１４においては、ホース壁１７は、径方向の、すなわち電極１５、１６からルーメンまたはチャネル１８に向かう熱抵抗が０．８Ｗ／ｍ＊Ｋより大きくなるような高い熱伝導率を有する。このために、ホース壁１７の遠位端部は、遠位端部１４において、ホース壁１７の残りの部分より良好な熱伝導率を有する別のプラスチック材料からなり得る。２つの異なるプラスチック材料は、図３に異なる斜線部によって記号で示す。電極１６に近位に隣接する位置２３では、遠位端部を形成するホース部と、残りのホース部とが、例えば接着もしくは溶接によって互いに接続され、またはそれらの間に配置された追加的な短いアダプタ片によって互いに結合される。
遠位端部の第１プラスチックＫ１および残りのホース壁１７の第２プラスチックＫ２は、可撓性を有する。遠位端部１４の可撓性を維持するために、電極１５、１６もまた、例えば、ホース１２の端部１４にらせん状に縛り付けられた金属バンドよって形成される点で、可撓性を有する。第１電極１５は、流体導管２０に電気的に接続され、一方、第２電極１６を発生器に接続するために、ホース壁１７内に導電体２４を設けることができる。例えば、導電体２４は、軸方向に延在する導体、または、その可撓性が高い場合はらせんを描いてホース壁１７内に配置される導体にすることができる。あるいは、電極１５および１６のうちの一方または両方を、チャネル１８内に配置されたワイヤを介して接触させることもでき、適用可能であれば、このために、対応する貫通孔がホース壁１７に必要である。
図３に概略的に示すように、ホース壁１７の壁厚は、端部１４の領域において薄くすることができる。あるいは、端部１４は、残りのホース壁１７と等しい壁厚で、すなわち、厚さを薄くすることなく構成することもできる。ホース壁１７は、端部１４がプラスチックＫ１から作られ、その特有の熱伝導率は、残りのホース壁の第２プラスチックＫ２の特有の熱伝導率より（好ましくは著しく）高い点から、電極１５、１６は、少ない冷却媒体消費で効率的に冷却されるが、プローブ１０に沿った冷たさの生体組織または内視鏡への影響は、遠位端部１４以外では少ない。
これまで記載したプローブ１０は、以下のように動作する。
手術中、プローブ１０は、患者の体腔に挿入される。電極１５、１６を備えた遠位端部１４が、治療される位置に配置されると、電極１５、１６は、装置１１の発生器が導電体２４および導電性流体導管２０を介して電極１５、１６間に高周波電圧を印加するように作動する。接触した生体組織に流れる電流は電極から生じ、生体組織は、そのオーム抵抗により加熱され、最終的に凝固する。これにより、電極１５、１６は湿った組織にウェット接触している。
同時に、冷却液、例えば圧縮二酸化炭素が、流体導管２０を介してノズル開口部２２で出力され、ノズル開口部２２から、冷却液は膨張してチャネル１８に入る。冷却液は、断熱冷却を受け得、適用可能であれば、−４０℃未満の温度を達成できる場合、ジュール・トムソン効果による追加冷却を受け得る。これにより、電極１５、１６とチャネル１８との間に温度勾配が形成されることで、電極１５、１６からチャネル１８内に熱が流れ、それによって電極１５、１６は冷却される。その際、電極１５、１６は湿ったままであり、組織液の蒸発による組織の乾燥が避けられる。
その後、まだ冷たい冷却液は、チャネル１８内を近位方向に、ひいては流体導管内に供給される冷却液とは逆に流れる。次に、ホース壁１７は、流体導管２０が効率的な向流熱交換器として動作し、その結果、冷却液がノズル開口部２２に到達する前に冷却液を予冷するように、周辺領域から近位方向にこのチャネル１８を断熱する。
これまで記載したプローブに対して、複数の変形形態を作ることができる。例えば、プローブ１０は、１つのみの電極１５を備えることができ、そして電気回路は、患者に取り付けられる外部大型対向電極を介して閉じられる。また、例えば、より長い長さにわたって、または段階的シーケンスで凝固を行うために、プローブ１０に３つ以上の電極を取り付けることも可能である。
さらに、ホース壁１７の遠位端部および残りの部分は、均一なプラスチックから構成することが可能であり、すなわち、プラスチックＫ１とＫ２とを同じにすることができる。この場合、ホース壁１７の遠位端部における高い熱伝導率は、電極１５、１６が配置される位置の壁厚を薄くすることによって達成される。
電極１５、１６の接触は、流体導管２０およびホース壁１７内の導電体２４を介するような別の代替方法で行うこともできる。例えば、チャネル１８内のワイヤまたはケーブルを介した電極の接触が可能である。次に、チャネルのルーメンから外部電極への電流の移動は、例えば、電極へ向かうホース壁１７の貫通孔を介して、または導電性アダプタ片によるホース壁の中断部を介して可能である。先述または後述するすべての実施形態において、流体導管２０には、２つ以上のノズル２２を設けることもでき、ノズルは、流体導管の遠位領域に放射状に配置された複数の穴として構成されることが好ましい。
図４には、本発明の別の変形形態を示しており、既に導入された参照番号に基づいて以下に説明する特殊性を除いて、上の記載内容が図４による実施形態に準用される。遠位端部１４において、ホース壁１７の壁厚を薄くすることができる。しかしながら、遠位端部１４は、厚さを薄くすることなく、連続的に均一に構成することもできる。遠位端部１４では伝熱体２５が埋め込まれ、伝熱体２５は、この実施形態において、ホース壁１７に埋め込まれたワイヤによってらせんを描くように構成することができる。これにより、らせん状に形成された伝熱体は、遠位端部１４に限定される。残りのホース壁１７は、そのような伝熱体を含まず、含むとしても、せいぜい導電体２４である。１つのみの電極を備えるモノポーラ用途では、導電体２４を省略することができる。
伝熱体２５は、丸線、異形線、フラット線、バンドなどにすることができる。例えば、伝熱体２５は、例えば銅、銀、アルミニウムなどの良好な熱伝導率を有する材料、または、ステンレス鋼などのさらに十分な熱伝導材料からなる。このこととは無関係に、任意のプロファイルを有するらせん状に形成され巻き付けられたワイヤの代わりに、ホース壁１７内に次々と軸方向に直列に配置される１以上のリングを設けることもできる。これらのリングは、任意のリング断面、例えば円形断面、矩形断面、または別のプロファイル断面を有することもできる。この場合、伝熱体２５は、互いに距離をとって配置される複数の個体からなる。らせん状に形成された伝熱体２５は、周方向および軸方向に延在し、リング状の個々の伝熱体は、周方向にのみ配向する。
任意の構成の伝熱体２５は、プローブ１０のすべての実施形態において、電気的に絶縁され、ホース壁１７内の電極１５、１６に接触することなく配置されることが好ましい。
本発明のプローブ１０のさらなる実施形態は、図５から明らかである。この実施形態は、図３による実施形態に基づいており、その記載内容が、既に導入された参照番号に基づく図５によるプローブに準用される。しかしながら、図３によるプローブ１０とは異なり、２つの電極１５、１６間の遠位端部１４にホース壁部２６をさらに設けることができ、遠位端部１４において電極１５、１６を支持するホース壁部だけがプラスチックＫ１からなるように、ホース壁部２６は残りのホースのプラスチックＫ２からなる。これにより、ホース壁中間部２６が、例えば、電極１５または１６の軸方向長さの少なくとも４分の１と同じ長さである相当な軸方向長さを有する場合でも、２つの電極１５、１６間の生体組織への冷却効果は強くなりすぎず、これは、特に重要なことである。
図６には、本発明のプローブ１０の別の実施形態を示す。これは、図４に示したプローブ１０の変形形態であり、その記載内容が、以下に説明する特殊性を除いて図６のプローブに準用される。
図６によるプローブの伝熱体２５は、電極１５、１６の領域にのみそれぞれ配置される２つの伝熱体部２５ａ、２５ｂを含む。２つの電極１５、１６間のホース壁１７の中間部２７では、伝熱体が省略される。このことを除けば、図６によるプローブ１０は、特に、ホース壁１７の厚さの構成の可能性の点と、伝熱体部２５ａ、２５ｂにそれぞれ適用される伝熱体の可能な構成の点とにおいて、図４のプローブ１０と一致する。
図７は、伝熱体２５の構成を除いて図６のプローブ１０の記載内容が準用されるプローブ１０を示す。伝熱体２５は、ここでは、ホース壁１７のプラスチックマトリックスに埋め込まれた多数の粒子２８によって形成される。伝熱体２５は、熱伝導材料、例えば、金属粉末、炭素粉末、ダイヤモンド粉末、炭素繊維、ワイヤ片などからなる。電極１５、１６間の中間部２７は、そのような粒子２８を含まない。端部１４のプラスチックは、残りのホース壁１７のプラスチックと同一にすることができる。あるいは、残りのホース壁および中間部２７は、プラスチックＫ２から構成することができ、端部１４の粒子支持領域は、プラスチックＫ１から構成することができる。
図８は、ホース壁１７が、端部１４および残りの部分において同一のプラスチックＫからなるプローブ１０を示し、端部１４におけるホース壁１７の厚さは、最初に非常に薄くされる。プラスチックＫ２からなるホース壁１７のこの部分には、より良好な熱伝導性プラスチック材料Ｋ１のコーティングが施され、その特有の熱伝導率は、任意の適切な手段によって高めることができる。例えば、第１プラスチックＫ１は、本質的により良好な熱伝導率を有するプラスチックにすることができる。あるいは、その熱伝導率は、例えば、上述した伝熱体２５のうちのいずれかの形態、または粒子２８の形態の伝熱体２５を埋め込むことによって、高めることもできる。電極の構成およびそれらの電気接続については、図１〜図４および図５を参照して上述したすべての実施形態に対して記載した詳細が適用される。
図９は、端部１４が薄壁ホース部からなるプローブ１０の実施形態を示し、薄壁ホース部は、例えば、スリーブ２９の形態のアダプタを介して残りのホース１２と接続される。スリーブ２９または別のアダプタは、端部１４と残りのホース１２とを流体連通するために、端部１４の一方側と残りのホース１２の他方側とに延在する。スリーブは、金属および導電性材料から構成される。また、スリーブは、別の導電性材料、または、セラミックもしくはプラスチックなどの電気絶縁材料から構成することもできる。
ホース１２は、プラスチックＫ２からなる。端部１４は、同じプラスチックＫ２または別のプラスチックＫ１からなり得る。このプラスチックＫ２は、プラスチックＫ１と等しい、または、特に、プラスチックＫ１より高い別の特有の熱伝導率を有することができる。しかしながら、プラスチックＫ１の特有の熱伝導率が、プラスチックＫ２の特有の熱伝導率と比べて高いか、等しいか、低いかにかかわらず、端部１４は、ホース１２と比較して薄い壁厚を有する場合、ホース１２より高い径方向熱伝導率を有する。しかしながら、端部１４の壁厚は、ホース１２の壁厚に一致させることもでき、その場合は、プラスチックＫ２は、プラスチックＫ１より高い特有の熱伝導率を有することが好ましい。電極１６の電気接触は、スリーブ２９によって行うことができる。このために、導体２４および電極１６は、導電性スリーブ２９に電気的に接続される。導体２４は、スリーブ２９の壁に設けられた縦穴３０に挿入し、例えば、スリーブの変形によって、または縦穴の壁に対する導体２４のばね弾性接触によって、スリーブ２９に接触させることができる。あるいは、導体２４は、溶接によってスリーブ２９に接触させることができる。電極１６は、スリーブ２９のフランジの接触位置３１で接続することができる。電極１５、１６間に、リング状の電気絶縁スペーサ３２を配置することができる。電気的短絡を避けるために、流体導管２０は、少なくともスリーブ２９の領域に電気絶縁部３３を含む。
図１０は、端部１４が薄い壁厚、ひいては高い熱伝導率を有するプローブ１０の実施形態を示す。このことを除いて、上述した実施形態の説明が準用される。
本発明のプローブ１０は、高周波アブレーションプローブとして特に使用可能であり、組織における少なくとも１つの電極１５をウェット状態に保ち、かつ過度の加熱を避けるために内部冷却を備える。電極１５の領域において、電極１５を支持するホースのホース壁１７は高い熱伝導率を有するが、それを除けば、ホース壁１７は、遠位端部１４を保持する電極以外では比較的低い熱伝導率を有する。遠位端部１４における熱伝導率の増加は、壁厚を薄くし、適切なプラスチックを選択し、ホース壁内に伝熱体を配置し、またはこれらの特徴のうちの２つ以上を組み合わせることによって達成することができる。カスタマイズされたプラスチックホースは、例えば、マイクロルーメン社（ｗｗｗ．ｍｉｋｒｏｌｕｍｅｎ．ｃｏｍ）または他のカテーテル製造専門家から入手可能である。
１０ プローブ
１１ 装置
１２ ホース
１３ コネクタ
１４ ホース１２の遠位端部
１５ 第１電極
１６ 第２電極
１７ ホース壁
１８ チャネル／ルーメン
１９ 端片
２０ 流体導管
２１ 溶接接続部
２２ ノズル開口部
２３ ホース壁１７の接続位置
２４ 導電体
２５ 伝熱体
２５ａ、ｂ 伝熱体部
２６ ホース壁中間部
２７ 中間部
２８ 粒子
２９ スリーブ
３０ 縦穴
３１ 接触位置
３２ スペーサ
３３ 電気絶縁部
Ｋ ホース壁のプラスチック
Ｋ１ 端部１４のプラスチック
Ｋ２ 端部１４以外のホース壁部のプラスチック

Claims (15)

  1. プローブ（１０）、特に、内部冷却を備えた高周波アブレーションプローブであって、
    ホース壁（１７）によって制限されたチャネル（１８）を含むフレキシブルホース（１２）を備え、前記フレキシブルホース（１２）の前記ホース壁（１７）には、少なくとも１つの電極（１５）が遠位端部（１４）に設けられており、
    前記ホース壁（１７）は、前記遠位端部（１４）において、前記電極（１５）から前記チャネル（１８）への方向に、前記遠位端部（１４）以外より高い径方向熱伝導率を有する
    プローブ。
  2. 前記ホース壁（１７）は、プラスチック（Ｋ、Ｋ１、Ｋ２）からなる
    請求項１に記載のプローブ。
  3. 前記ホース壁（１７）は、前記遠位端部（１４）において第１プラスチック（Ｋ１）からなり、前記遠位端部（１４）以外において第２プラスチック（Ｋ２）からなる
    請求項２に記載のプローブ。
  4. 前記第１プラスチック（Ｋ１）は、前記プラスチック（Ｋ２）より低い特有の熱抵抗率を有する
    請求項３に記載のプローブ。
  5. 前記ホース壁（１７）は、前記遠位端部（１４）に少なくとも１つの伝熱体（２５）を含む
    請求項１〜４のいずれか１項に記載のプローブ。
  6. 前記少なくとも１つの伝熱体（２５）は、前記ホース壁（１７）内に埋め込まれるように配置される
    請求項５に記載のプローブ。
  7. 前記少なくとも１つの伝熱体（２５）は、金属からなるワイヤ、金属からなるバンド、またはリング群もしくはスリーブ群である
    請求項５または６に記載のプローブ。
  8. 前記伝熱体（２５）は、周方向および／または長手方向に延在するように配置される
    請求項５〜７のいずれか１項に記載のプローブ。
  9. 複数の伝熱体（２５ａ、２５ｂ、２８）が設けられる
    請求項５〜７のいずれか１項に記載のプローブ。
  10. 前記複数の伝熱体（２８）は、不規則に配置され、かつ／または不規則に形成された粒子である
    請求項９に記載のプローブ。
  11. 前記ホース壁（１７）の前記遠位端部（１４）における壁厚は、前記ホース壁（１７）の他の壁厚より薄い
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載のプローブ。
  12. 前記ホース（１２）の前記遠位端部（１４）は、アダプタ（２９）を介して残りのホース（１２）に接続される
    請求項１〜１１のいずれか１項に記載のプローブ。
  13. 前記ホース（１２）の前記遠位端部（１４）で終端する流体導管（２０）が前記チャネル（１８）内に配置される
    請求項１〜１２のいずれか１項に記載のプローブ。
  14. 前記流体導管（２０）は、金属毛細管として構成される
    請求項１３に記載のプローブ。
  15. 前記ホース（１２）は、前記電極（１５、１６）に接続される少なくとも１つの導電体（２４、２０）を含む
    請求項１〜１４のいずれか１項に記載のプローブ。
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