JP2022508668A - 多極焼灼装置 - Google Patents
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Abstract
Description
直流電流、交流電流及びラジオ波エネルギーを生成及び制御するとともに、温度、インピーダンスまたは張力信号を収集、処理及び表示することができ、インピーダンスまたは張力信号の変化に基づいて焼灼の有効性を判断するラジオ波焼灼器であって、前記インピーダンスの変化は、インピーダンスの下降値、インピーダンス変化率、インピーダンス変化率の変化またはインピーダンスの下降から上昇への変化の中から選択される1種または数種である。
前記電極モジュールはガイドカテーテルの前端に設置され、かつ配線を介してガイドカテーテル内を貫通し、ハンドルと接続されており、前記電極モジュールは、1組以上の電極グループ及び1つ以上の検出装置を含み、前記電極グループは、電気エネルギー、ラジオ波エネルギー、レーザーエネルギー、高密度集束超音波または低温焼灼を印加することができ、前記検出装置は温度、インピーダンスまたは張力の測定に用いられ;
前記ハンドルはコネクタ及び1組以上の電極モジュールと接続され、かつ1つまたは複数の操作部材を含み、前記操作部材は、電極グループの収縮、展開及びエネルギー放出を制御するために用いられるとともに、電極モジュールによるガイドカテーテルの伸出または退縮を制御することもでき;
前記コネクタは電極にエネルギーを提供するために用いられる。
(1)本発明は、インピーダンス、出力、温度の間の論理関係を画定することにより、生成及び制御される直流電流、交流電流及びラジオ波エネルギーを精密に制御するとともに、温度、インピーダンスまたは張力信号を収集、処理及び表示し、インピーダンスまたは張力信号の変化に基づいて焼灼の有効性を判断する。そのうち、インピーダンスの変化は、インピーダンスの下降値、インピーダンス変化率、インピーダンス変化率の変化またはインピーダンスの下降から上昇への変化の中から選択される1種または数種である。閉ループ制御システムを利用し、段階式制御方法を採用して、ラジオ波出力パワーを調節して焼灼温度を制御し、温度の動的平滑処理を利用して各種の乱れに対抗する。それにより、本システムの安全性と有効性をさらに保証し、焼灼ミスや焼灼不能といった情況を発生させず、また重複焼灼や過度の焼灼といった情況も発生させない。
本発明は、気管及び気管支内でエネルギーを伝達する機能のための装置、さらには多極焼灼装置に関するものであり、図1に示すように、装置は主に第1電極モジュール2と、第2電極モジュール3と、ガイドカテーテル6と、ハンドル17と、コネクタ18を含む。図2に示すように、第1電極モジュール2及び第2電極モジュール3は連続的にガイドカテーテル6の軸方向に配置されており、電極モジュールのヘッドには損傷防止構造1が設置され、かつ第1電極モジュール2を固定するために用いられており、第1電極モジュール2と第2電極モジュール3の間は支持部材4によって接続されており、第1電極モジュール2の近端と第2電極モジュール3の遠端が支持部材4上に固定され、牽引ワイヤ5の遠端はヘッドの損傷防止構造1と接続され、近端は支持部材4と固定されており(図5の通り)、かつガイドカテーテル6を通ってハンドル17に進入している。第2電極モジュール2の近端はカテーテル6上に固定されている。図3に示すように、ハンドル17が牽引ワイヤ5を近端に向かって収縮するよう制御すると、まず第1電極モジュール2が拡張し、それと同時に第2電極モジュール3も同期して拡張する。気管チューブの特徴により、電極モジュールは、遠端が小さく、近端が大きく、直径差が約1~5mmとなるよう設定される。
図6~8は装置の第2の実施例であり、第1電極モジュール2及び第2電極モジュール3の下方に第1バルーン11及び第2バルーン12が設置されており、第1バルーン11の近端にはバルーン第1気道15が設置され、第2バルーン12の近端にはバルーン第2気道16が設置されている。第1バルーン11と第2バルーン12の間は相互に離隔されており、第1気道15と第2気管16は互いに独立して第1バルーン11及び第2バルーン122に気体を提供し、気体がバルーン気道を通ってバルーン内に進入すると、第1電極71、第2電極72、第3電極73、第4電極74、第5電極81、第6電極82、第7電極83、第8電極84が圧力を受けて拡張し、電極モジュールが拡張する。気体の進入量は外部の吸気設備によって制御され、吸気量によって電極モジュールの拡張の大きさを設定することができ、しかも第1電極モジュール2と第2電極モジュール3は独立制御なので、様々な気管病巣部位の大きさの需要に対応することができる。
図9に示しているのは第3の実施例であり、第1リング電極1及び第2リング電極2が第1バルーン11及び第2バルーン12上に螺旋状に設置されており、バルーンに気体を注入すると、第1リング電極1と第2リング電極2の外形が大きくなる。第1リング電極1及び第2リング電極2上には独立した電極導線が設置されており、使用時には、各電極は、気管組織と制御回路板が形成する回路を通して、電極と組織の貼着インピーダンス値を個別に測定することができる。リング電極1及びリング電極2上にはそれぞれ1つの温度センサ201及び202が設置されており、電極モジュールの周辺組織の温度を個別に検出することができる。
分離組織試験を通して多極焼灼装置の臨床的応用をシミュレーションし、焼灼カテーテルの、気管支の部位の違い、ハンドル握力の違い、及び電極貼着数の違いにおけるインピーダンス測定値を観察する。
様々な気管支の部位において、カテーテルのハンドルを自然に緩めた状態と完全に握った状態でのインピーダンス測定値を観察し、記録する。結果は表1~4及び図13~16に示す通りである。結果から、電極の張力とインピーダンス測定値との間には関連があることがわかる。
数の異なる電極を気管支に貼り付けて、インピーダンス測定値を観察し記録する。結果は表5及び図17に示す通りである。数の異なる電極を塩水に浸し、インピーダンス測定値を観察し記録する(貼着圧力の影響は排除する)。結果は表6及び図18に示す通りである。結果から、電極の貼着数の違いがインピーダンス測定値に与える影響は明らかであり、電極の貼着数が多いほど、インピーダンス測定値は小さくなり、インピーダンス測定値に基づいて、電極の貼着数を判断することができることがわかる。
ラジオ波を出力し、インピーダンス測定値を観察し、記録する。結果は表7及び図19に示す通りである。結果から、ラジオ波焼灼がインピーダンス測定値の下降を引き起こし、インピーダンスまたは張力信号の変化に基づいて焼灼の有効性を判断できることがわかる。インピーダンスの変化は、インピーダンスの下降値、インピーダンス変化率、インピーダンス変化率の変化またはインピーダンスの下降から上昇への変化の中から選択される1種または数種である。
動物実験を採用して、本発明の前記多極焼灼装置の焼灼有効性について考察し、インピーダンス、出力、温度の間の論理関係を画定することにより、生成及び制御される直流電流、交流電流及びラジオ波エネルギーを精密に制御するとともに、温度、インピーダンス信号を収集、処理及び表示し、インピーダンス信号の変化に基づいて焼灼の有効性を判断し、インピーダンスの下降値が10Ω~100Ωを超え、またはインピーダンス変化率が-1Ω/s~-50Ω/sを上回り、またはインピーダンス変化が下降から上昇に転じた場合に、焼灼が有効であると判断する。
本発明の前記多極焼灼装置の電極を、イヌ肺の試験予定部位に挿入し、多極焼灼装置のデータインターフェースをコンピュータに接続する。多極焼灼装置を操作して焼灼を行い、コンピュータに試験過程での温度、出力及びインピーダンスのデータを表示し、記録する。気管支内視鏡で試験の全過程を観察する。
本発明は、気管及び気管支内でエネルギーを伝達する機能のための装置に関し、該装置は段階式比例積分制御アルゴリズムを採用して温度に対する動的平滑処理を行う。焼灼開始から0s~1sは急速昇温段階であり、ラジオ波の出力パワーは0から始まって10W以上まで急上昇し、組織温度が急上昇し始める。1s~2sは低速昇温段階で、ラジオ波出力パワーは緩やかに上昇し、徐々に下降し始め、組織温度の上昇速度が遅くなり始める。2s後から焼灼停止までは安定維持段階で、ラジオ波出力パワーは緩やかに下降し、小幅に調整しながら組織温度を維持する。
本発明の前記ラジオ波焼灼装置は、ラジオ波エネルギーの伝達/フィードバック制御メカニズムを有しており、ラジオ波エネルギーを2~4秒出力すると、組織焼灼温度が設定温度の60℃~70℃に到達して6~8秒維持され、組織焼灼温度が過剰温度閾値(設定温度より1℃~10℃高い)を上回ると、過剰温度警告を出し、焼灼システムが自動的にラジオ波エネルギーの出力を中断する。
Claims (45)
- ラジオ波焼灼器において、直流電流、交流電流及びラジオ波エネルギーを生成及び制御するとともに、温度、インピーダンスまたは張力信号を収集、処理及び表示し、インピーダンスまたは張力信号の変化に基づいて焼灼の有効性を判断することができ、前記インピーダンスの変化が、インピーダンスの下降値、インピーダンス変化率、インピーダンス変化率の変化またはインピーダンスの下降から上昇への変化の中から選択される1種または数種であることを特徴とする、ラジオ波焼灼器。
- 前記インピーダンスの下降値が10Ω~100Ωを超え、またはインピーダンス変化率が-1Ω/s~-50Ω/sを上回り、またはインピーダンス変化が下降から上昇に転じた場合に、焼灼が有効であると判断することを特徴とする、請求項1に記載のラジオ波焼灼器。
- 前記インピーダンスの下降値が20Ω~50Ωを超え、またはインピーダンス変化率が-5Ω/s~-50Ω/sを上回り、またはインピーダンス変化が下降から上昇に転じた場合に、焼灼が有効であると判断することを特徴とする、請求項2に記載のラジオ波焼灼器。
- 前記ラジオ波焼灼器は、閉ループ制御システムを通して段階式制御方法を採用し、ラジオ波出力パワーを調節して焼灼温度を制御しており、前記段階式制御が、(1)高速昇温段階:焼灼の開始から0.5s~2s持続し、高速昇温段階の終点温度は焼灼温度の50%~80%に達する、(2)低速昇温段階:高速昇温段階の後、0.5s~2s持続し、低速昇温段階の終点温度は焼灼温度の70%~99%に達し、または焼灼温度より0.1℃~10℃低い、(3)安定維持段階:低速昇温段階の後、温度を焼灼の停止まで安定的に維持する、という段階を含むことを特徴とする、請求項1に記載のラジオ波焼灼器。
- 前記段階式制御が、(1)高速昇温段階:焼灼の開始から1s持続し、高速昇温段階の終点温度は焼灼温度の65%に達する、(2)低速昇温段階:高速昇温段階の後、1s持続し、低速昇温段階の終点温度は焼灼温度の90%に達し、または焼灼温度より2℃低い、(3)安定維持段階:低速昇温段階の後、温度を焼灼の停止まで安定的に維持する、という段階を含むことを特徴とする、請求項4に記載のラジオ波焼灼器。
- 前記ラジオ波焼灼器は、焼灼温度を制御する過程で、温度に対して、サンプル温度値に対する平均、加重平均または中央値平均処理を行うことを含む動的平滑処理を行い、動的平滑処理で得られた温度値に基づいて、ラジオ波焼灼器にラジオ波の出力パワーの調節を指示することにより、焼灼過程のラジオ波出力パワーの平滑的変化を保証することを特徴とする、請求項4に記載のラジオ波焼灼器。
- 動的平滑処理の閾値上限は0.1℃/s~20℃/sであり、閾値下限は-0.1℃/s~-20℃/sであり、温度変化率が閾値下限を下回る場合は平滑処理の時間窓を延長し、温度変化率が閾値上限を上回る場合は平滑処理の時間窓を短縮し、温度変化率が閾値下限と閾値上限の間にある場合は平滑処理の時間窓を不変に保つことを特徴とする、請求項6に記載のラジオ波焼灼器。
- 前記動的平滑処理の閾値上限が5℃/s、下限が-5℃/sであることを特徴とする、請求項7に記載のラジオ波焼灼器。
- 平滑処理の時間窓の動的範囲が0s~10sであることを特徴とする、請求項7に記載のラジオ波焼灼器。
- 平滑処理の時間窓の動的範囲が0s~2.5sであることを特徴とする、請求項9に記載のラジオ波焼灼器。
- 重複焼灼を防止する保護メカニズムを有し、焼灼を行う前に、毎回、焼灼予定部位の温度を検出し、焼灼予定部位の温度が40℃~60℃を上回る場合は、焼灼を始動させないことを特徴とする、請求項1~10のいずれかに記載のラジオ波焼灼器。
- 焼灼を行う前に、毎回、焼灼予定部位の温度を測定し、焼灼予定部位の温度が45℃を上回る場合は、焼灼を始動させないことを特徴とする、請求項11に記載のラジオ波焼灼器。
- 微弱交流信号を持続してインピーダンスを検出し、ラジオ波を出力する際に、電圧及び電流によりインピーダンスを計算する方法1、及び/または、ラジオ波を出力せずにインピーダンスを直接検出する方法2、を使用することを特徴とする、請求項1に記載のラジオ波焼灼器。
- ラジオ波エネルギーの伝達/フィードバック制御メカニズムを有し、ラジオ波エネルギーを2~4秒出力すると、組織焼灼温度が設定温度に到達して6~8秒維持され、組織焼灼温度が過剰温度閾値を上回る場合は過剰温度警告を出して、焼灼システムが自動的にラジオ波エネルギーの出力を中断することを特徴とする、請求項1に記載のラジオ波焼灼器。
- 前記設定温度は60℃~70℃であり、過剰温度閾値は設定温度より1℃~10℃高いことを特徴とする、請求項14に記載のラジオ波焼灼器。
- 前記設定温度が65℃であり、過剰温度閾値が設定温度より3℃高いことを特徴とする、請求項15に記載のラジオ波焼灼器。
- 前記ラジオ波焼灼器が、マルチセントラルコントローラ、温度複式路、電圧、電流複式路設計を採用していることを特徴とする、請求項1に記載のラジオ波焼灼器。
- 前記ラジオ波焼灼器はデータ伝送インターフェースを有し、コンピュータを外部接続して、各パラメータ情報をリアルタイムに取得できることを特徴とする、請求項1に記載のラジオ波焼灼器。
- ラジオ波焼灼器は、電極状態、電極と組織の貼着インピーダンス値を表示するタッチパネルを有し、かつタッチパネルをクリックすることにより、1つまたは複数の電極の放出エネルギーを制御することができることを特徴とする、請求項1に記載のラジオ波焼灼器。
- 多極焼灼装置において、請求項1~19のいずれかに記載のラジオ波焼灼器と、電極モジュールと、ガイドカテーテルと、ハンドルと、コネクタとを含み、
前記ガイドカテーテル内には少なくとも1つのキャビティがあり、
前記電極モジュールはガイドカテーテルの前端に設置され、かつ配線によってガイドカテーテル内を貫通してハンドルと接続されており、前記電極モジュールは、1組以上の電極グループ及び1つ以上の検出装置を含み、前記電極グループは、電気エネルギー、ラジオ波エネルギー、レーザーエネルギー、高密度集束超音波または低温焼灼を印加することができ、前記検出装置は温度、インピーダンスまたは張力の測定に用いられ、
前記ハンドルはコネクタ及び1組以上の電極モジュールと接続され、かつ1つまたは複数の操作部材を含み、前記操作部材は、電極モジュールの収縮、展開及びエネルギー放出を制御するために用いられるとともに、電極モジュールによるガイドカテーテルの伸出または退縮を制御することもでき、
前記コネクタは電極にエネルギーを提供するために用いられることを特徴とする、
多極焼灼装置。 - 前記検出装置が、温度検出装置、インピーダンス検出装置及び張力検出装置を含むことを特徴とする、請求項20に記載の多極焼灼装置。
- 前記電極グループは1つの電極または複数の電極を含み、各電極は独立した電極導線を通してハンドルと接続されており、電極グループは操作部材の制御下でバスケット状、螺旋状またはバルーン状に展開し、複数の電極グループが存在する情況では、電極グループは順に直列配列され、電極グループがハンドルに近付くにつれて、展開後の外形寸法が大きくなり、前記外形の寸法が1~20mmであることを特徴とする、請求項21に記載の多極焼灼装置。
- 前記電極モジュールは牽引ワイヤをさらに含み、前記電極の両端は牽引ワイヤ上に固定されており、前記牽引ワイヤはガイドカテーテルを貫通してハンドルと接続されており、ハンドルが牽引ワイヤを引いたり緩めたりすることで電極グループの収縮及び展開を制御することを特徴とする、請求項22に記載の多極焼灼装置。
- 複数の電極グループが存在する情況において、ハンドルから最も遠い端部の電極グループのヘッドに損傷防止構造が設置されており、電極グループと電極グループの間が支持部材によって接続されていることを特徴とする、請求項23に記載の多極焼灼装置。
- 前記牽引ワイヤ上に圧力センサが設置されていることを特徴とする、請求項23に記載の多極焼灼装置。
- 前記電極モジュールはバルーンをさらに含み、前記バルーンは電極の間に設置され、バルーン気道によってガイドカテーテルを貫通してハンドルと接続されており、ハンドルを介して吸気設備と接続され、バルーンが空気を注入されて膨らむことで電極グループを開くことができ、複数の電極グループが存在する情況において、複数のバルーンが順に直列配列され、複数のバルーンが独立したバルーン気道を介してそれぞれハンドルと接続されていることを特徴とする、請求項22に記載の多極焼灼装置。
- 前記ガイドカテーテルは、ハンドルに近いほど硬度が高くなり、その硬度分布がショア硬度90A~80Dであることを特徴とする、請求項20に記載の多極焼灼装置。
- 前記ハンドルの操作部材は、制御回路板及び制御ボタンを含み、前記制御回路は電極モジュール及び制御ボタンと接続され、前記制御ボタンは異なる電極モジュール内の異なる部材をそれぞれ制御することを特徴とする、請求項20に記載の多極焼灼装置。
- 前記電極グループは、ハンドル操作部材の制御下で、1つまたは複数の電極のエネルギー放出を制御することができることを特徴とする、請求項22に記載の多極焼灼装置。
- 前記ラジオ波焼灼器は電極のインピーダンスまたは張力を表示することができるとともに、電極モジュールが気管壁に良好に貼り付いているか否かを示すことができ、気管支ラジオ波焼灼器の電極と組織が貼着した後のインピーダンス値が閾値以下であれば、電極モジュールが気管壁に良好に貼り付いていることを示すことを特徴とする、請求項20に記載の多極焼灼装置。
- 前記インピーダンス閾値が500オーム~1000オームであることを特徴とする、請求項30に記載の多極焼灼装置。
- 前記インピーダンス閾値が900オームであることを特徴とする、請求項31に記載の多極焼灼装置。
- 前記ラジオ波焼灼器が電極と気管壁の接触が良好であるか否かを判断する方法が、ラジオ波焼灼器が各電極インピーダンスを測定でき、インピーダンスが一致した場合は、電極と気管壁の接触は良好であり、いずれかの電極と気管壁の接触が悪ければ、インピーダンスが他の接触良好のものとは異なるという方法であることを特徴とする、請求項20に記載の多極焼灼装置。
- ラジオ波焼灼の有効性の判断方法において、焼灼部位に対して電気刺激を与え、焼灼部位のインピーダンス値を測定、収集及び処理し、インピーダンスの変化に基づいて焼灼の有効性を判断しており、前記インピーダンスの変化が、インピーダンスの下降値、インピーダンス変化率、インピーダンス変化率の変化またはインピーダンスの下降から上昇への変化の中から選択される1種または数種であることを特徴とする、ラジオ波焼灼の有効性の判断方法。
- 前記インピーダンスの下降値が10Ω~100Ωを超え、またはインピーダンス変化率が-1Ω/s~-50Ω/sを上回り、またはインピーダンス変化が下降から上昇に転じた場合に、焼灼が有効であると判断することを特徴とする、請求項34に記載の方法。
- 前記インピーダンスの下降値が20Ω~50Ωを超え、またはインピーダンス変化率が-5Ω/s~-50Ω/sを上回り、またはインピーダンス変化が下降から上昇に転じた場合に、焼灼が有効であると判断することを特徴とする、請求項35に記載の方法。
- ラジオ波焼灼温度の制御方法において、閉ループ制御システムを通して段階式制御方法を採用し、ラジオ波出力パワーを調節して焼灼温度を制御しており、前記段階式制御が、(1)高速昇温段階:焼灼の開始から0.5s~2s持続し、高速昇温段階の終点温度は焼灼温度の50%~80%に達する、(2)低速昇温段階:高速昇温段階の後、0.5s~2s持続し、低速昇温段階の終点温度は焼灼温度の70%~99%に達し、または焼灼温度より0.1℃~10℃低い、(3)安定維持段階:低速昇温段階の後、温度を焼灼の停止まで安定的に維持する、という段階を含むことを特徴とする、ラジオ波焼灼温度の制御方法。
- 前記段階式制御が、(1)高速昇温段階:焼灼の開始から1s持続し、高速昇温段階の終点温度は焼灼温度の65%に達する、(2)低速昇温段階:高速昇温段階の後、1s持続し、低速昇温段階の終点温度は焼灼温度の90%に達し、または焼灼温度より2℃低い、(3)安定維持段階:低速昇温段階の後、温度を焼灼の停止まで安定的に維持する、という段階を含むことを特徴とする、請求項33に記載の方法。
- ラジオ波焼灼温度のノイズ除去方法において、焼灼温度を制御する過程で、温度に対して、サンプル温度値に対する平均、加重平均または中央値平均処理を行うことを含む動的平滑処理を行い、動的平滑処理で得られた温度値に基づいて、ラジオ波焼灼器にラジオ波の出力パワーの調節を指示することにより、焼灼過程のラジオ波出力パワーの平滑的変化を保証することを特徴とする、ラジオ波焼灼温度のノイズ除去方法。
- 動的平滑処理の閾値上限は0.1℃/s~20℃/sであり、閾値下限は-0.1℃/s~-20℃/sであり、温度変化率が閾値下限を下回る場合は平滑処理の時間窓を延長し、温度変化率が閾値上限を上回る場合は平滑処理の時間窓を短縮し、温度変化率が閾値下限と閾値上限の間にある場合は平滑処理の時間窓を不変に保つことを特徴とする、請求項39に記載の方法。
- 前記動的平滑処理の閾値上限が5℃/s、下限が-5℃/sであることを特徴とする、請求項40に記載の方法。
- 平滑処理の時間窓の動的範囲が0s~10sであることを特徴とする、請求項39に記載の方法。
- 平滑処理の時間窓の動的範囲が0s~2.5sであることを特徴とする、請求項42に記載の方法。
- 重複焼灼を防止する方法において、焼灼を行う前に、毎回、焼灼予定部位の温度を測定し、焼灼予定部位の温度が40℃~60℃を上回る場合は焼灼を始動させないことを特徴とする、重複焼灼を防止する方法。
- 焼灼を行う前に、毎回、焼灼予定部位の温度を測定し、焼灼予定部位の温度が45℃を上回る場合は焼灼を始動させないことを特徴とする、請求項44に記載の方法。
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