JP2898057B2 - マイクロ波プローブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、マイクロ波を放射することにより患部を加
温するときなどに使用するマイクロ波プローブに関す
る。

［従来の技術］ マイクロ波を用いて加温治療するハイパーサーミアが
知られている。これは、比較的深部の加温が行なえ、温
度も比較的急激に上昇するので、非常に有効な方法であ
ると見られている。

この種の治療に用いられる加温用のマイクロ波プロー
ブとしては、USP第4700716号明細書に提案されたものが
ある。これはそのアンテナ部に沿ってその全周に沿って
その全周に均一にマイクロ波ビームを照射して全周囲に
均一な加熱パターンを形成するようになっている。この
ようなマイクロ波プローブをハイパーサーミアに用いれ
ば、例えば胆管の管壁の周囲またはその管腔の長さ方向
へ均一な状態で生じている腫瘍の加温治療に対してきわ
めて有効である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、管壁の周囲またはその管腔の長さ方向
へ均一でない偏りのある状態で腫瘍が生じていると、そ
の治療に対して、上記マイクロ波プローブを使用する
と、腫瘍組織以外の正常な組織まで不必要に加温するこ
とになる。つまり、長さや深さ等に偏りのある患部の加
温治療に対しては適切な治療ができない。また、加温
中、例えば出血等の病変部の状態に応じて、一部をあま
り加温したくないというような事態でも、それに対応し
た加温ができない。

このような場合、従来はハイパーサーミアによる治療
を中断するか、あまり好ましくない状態のままでも治療
を続行するということになる。

本発明は前記課題に着目してなされたもので、その目
的とするところは病変部の大きさや形状等の状態に応じ
てさらにはその状態の変化に応じてマイクロ波の最適な
照射を選択できるマイクロ波プローブを提供することに
ある。

［課題を解決する手段および作用］ 前記課題を解決するために本発明は、マイクロ波を伝
搬する中心導体とこの中心導体の外周に形成される外部
導体を利用してアンテナ部を構成したマイクロ波プロー
ブにおいて、前記内部導体または外部導体のうち少なく
とも一方のものをその軸方向の長さを周囲に対して異な
らせてアンテナ部を構成したものである。

このような構成のアンテナ部より放射されるマイクロ
波の放射特性はそのアンテナ部の周囲で異ならせること
ができる。

［実施例］ 第１図ないし第２図は本発明の第１の実施例を示すも
のである。

この実施例のマイクロ波プローブ１は、第１図で示す
ように、中心導体２と外部導体３と、これら中心導体２
と外部導体３との間を絶縁するとともに、その各導体2,
3を埋め込んで保持する絶縁部材４とから構成されてい
る。マイクロ波プローブ１の先端側部分には、その中心
導体２の先端側部分をそのまま残す一方、外部導体３を
折り返し、前方へ突き出しておくことにより、一種のダ
イポール型のアンテナ部５を構成している。第２図は絶
縁部材４を取り除いてマイクロ波プローブ１のアンテナ
部５を示している。

すなわち、マイクロ波プローブ１の先端側で折り返さ
れた外部導体３の延出先端部分は斜めに切断される。こ
のため、上側が短く下側が長くなるように次第に長さが
変る。このように外部導体３の先端部分を斜めに切断す
ることによりアンテナ部５内で外部導体３はその軸方向
に沿う長さが周囲の各部において異なり配置に偏りがあ
る構成になっている。ここで、アンテナ部５の寸法につ
いて触れる。外部導体３の折り返し部６より先端側へ延
びる中心導体２の部分の長さは、例えばマイクロ波の波
長の約半波長とする。また、折り返された外部導体３の
部分の長さは最も長い所で1/2波長、最も短いところで1
/4波長とする。もっとも、外部導体３の突出し長さは、
これに限定されるものではなく自由に変更できる。

このようにアンテナ部５内でそのアンテナ部５の軸方
向に沿う外部導体３の長さが異なると、第２図で示すよ
うに、その中心導体２から放射されるマイクロ波に偏り
が発生する。すなわち、アンテナ部５より放射されるマ
イクロ波により加温される範囲は上側では軸方向の中央
に集中し、下側では比較的広く分布する形になる。

しかして、このマイクロ波プローブ１によれば、胆管
の管壁に生じている患部に偏りがある場合、その偏りに
合わせてマイクロ波の照射分布を変更し、加温範囲の制
御を行なうことができる。つまり、前記マイクロ波プロ
ーブ１であると、管壁の周囲またはその管腔の長さ方向
へ均一でない偏りのある状態で生じている腫瘍の治療に
対しても、その偏りに応じて最適な加温分布で加温する
ことができる。例えば出血等の病変部の状態に応じて、
一部をあまり加温したくないというような事態でも、そ
れに対応した加温をすることができる。

第３図ないし第４図は本発明の第２の実施例を示すも
のである。この実施例のマイクロ波プローブ７はスリッ
トアンテナと呼ばれる形式のものである。

このマイクロ波プローブ７は第１の実施例と同様に中
心導体８と外部導体９とを設けるが、アンテナ部10に相
当する部分における外部導体９の先端側部分は折り返す
ことなく延びている。さらに、外部導体９の先端側部分
はアンテナ部10の軸方向において複数に分割されてい
る。つまり、第４図で示すように外部導体９の最先端を
斜めに切除し、さらに外部導体９に斜めに形成した複数
のスリット11を設けている。これによりアンテナ部10に
おいてその軸方向の実質的な長さが、そのアンテナ部10
の周囲で異なるように形成される。この中心導体８と外
部導体９とは絶縁部材12に埋め込まれている。

このようにアンテナ部10が形成されていると、アンテ
ナ部10のスリット11から出るマイクロ波によって加温さ
れる範囲は第４図で示すＢのような状態になる。つまり
マイクロ波プローブ７の上側と下側とでは、マイクロ波
によって加温できる範囲が異なる。つまり、病変部の大
きさに片寄りのあるものに対しての治療に適したマイク
ロ波プローブ７を得ることができる。

このマイクロ波プローブ７の加温範囲の調整は外部導
体９を分割するスリット11の入れ方を変えることによっ
て行うことができる。ただし、アンテナ部10の全長をマ
イクロ波の波長の1/2としておくと、マイクロ波が効率
よく放射されるようになる。したがって、アンテナ部10
の全長は、ほぼ1/2波長とし、片側へのマイクロ波の放
射量を、外部導体９に入れるスリット11で制御すると効
率がよく加温される。

もっとも、アンテナ部10の全長が1/2波長に限定され
ることはなく、種々その長さを変えて病変部の状態に適
合したマイクロ波プローブ７を提供することが可能であ
る。

第５図は本発明の第３の実施例を示すものである。こ
の実施例のマイクロ波プローブ13も、前記実施例と同様
に中心導体14と外部導体15と絶縁部材16とからなる。し
かし、アンテナ部20はダイポール型としたものである。
また、前記各実施例では外部導体側に偏りをもたした
が、この実施例では中心導体14の方に偏りをもたした構
成として加温範囲の制御を行うものである。すなわち、
マイクロ波プローブ13の中心導体14の先端はアンテナ結
合用空間16に接続されている。アンテナ結合用空間16は
金属等の導電体で形成した箱17で囲まれるキャビティに
よって形成されている。箱17の先端側壁部にはアンテナ
部20の軸方向に沿って平行な２本のアンテナ中心導体1
8,19の基端部分が刺し込まれ、前記空間16に結合されて
いる。しかして、アンテナ結合用空間16内で中心導体14
の先端より放射されたマイクロ波が２本のアンテナ中心
導体18,19に入射される。

また、箱17から先端側へ突き出す２本のアンテナ中心
導体18,19の長さを異ならせている。この実施例ではア
ンテナ中心導体18側を短くアンテナ中心導体19側を長く
している。

このように構成したマイクロ波プローブ13のアンテナ
部20ではアンテナ中心導体18側ではマイクロ波の放射は
少なく、アンテナ中心導体19側ではマイクロ波の放射範
囲が長くなる。このため、これによる加温範囲は第５図
で示すＣのようになる。つまり、アンテナ部20内の中心
導体18,19の長さに偏りをもたせることによって加温範
囲を制御することができた。

アンテナ部20におけるそれぞれの寸法は、例えば外部
導体15の折返し部21の長さを1/2波長とし、これに対し
てアンテナ中心導体18,19の長さを変えるようにして加
温範囲を変えるようにしてよい。

なお、この実施例ではアンテナ中心導体を２本用いた
場合で説明したが、さらにアンテナ中心導体を追加して
もよい。また、アンテナ中心導体に円筒状のものを用い
てもよく、種々の変更が可能である。

第６図は本発明の第４の実施例を示すものである。こ
の実施例のマイクロ波プローブ22はスリットアンテナを
構成するもので、このアンテナ中心導体を２本に分けた
例である。つまり、マイクロ波プローブ22の外部導体23
はアンテナ部24を構成する先端側で複数に分割されてい
る。さらに、中心導体25は上述した第３の実施例と同様
に箱26に接続され、この箱26に接続された２本のアンテ
ナ中心導体27,28にマイクロ波を供給するようになって
いる。

このように構成すると、短いアンテナ中心導体27側か
ら外部導体23のスリット29を通して放射されるマイクロ
波が少ないため、加温範囲は第６図で示すＤのようにな
る。つまり、アンテナ中心導体27側の加温範囲が狭く、
アンテナ中心導体28側での加温範囲を広くできる。

第７図は本発明の第５の実施例を示すものである。こ
の実施例におけるマイクロ波プローブ30は、加温範囲を
制御するアンテナ部31の外部導体32を中心導体33の回り
に回転可能な構成としたものである。すなわち、アンテ
ナ部31内の外部導体32は図示するように偏りをもたせて
いる。中心導体33はマイクロ波プローブ30の絶縁部材４
に埋め込まれている。そして、この中心導体33はアンテ
ナ部31内の全長に存在している。アンテナ部31の外部導
体32はマイクロ波プローブ30の先端に回転自在に装着さ
れる先端キャップ34に組み込まれている。この外部導体
32の先端部は他から分割されている。また、先端キャッ
プ34に組み込まれる外部導体32の部分には複数のスリッ
ト32aが形成されている。また、先端キャップ34は突起3
5により脱落が防止されている。このマイクロ波プロー
ブ30の加温範囲は第７図で示すＥのようになる。

この実施例のマイクロ波プローブ30では、先端キャッ
プ34を回転させることができるので、マイクロ波プロー
ブ30を回転させることなく先端キャップ34を回転させる
ことにより加温範囲Ｅを変えることができる。

第８図は本発明の第６の実施例を示すものである。こ
の実施例のマイクロ波プローブ36はダイポール型アンテ
ナの外部導体をモータにより回転させて加温範囲の制御
を行なう形式としたものである。

すなわち、このマイクロ波プローブ36の外部導体37の
先端側は、超音波モータのステータ38に電気的に接続さ
れる。このステータ38はダイポールアンテナの折返し部
39を形成するロータ40を回転させるようになっている。
折返し部39はその先端を斜めに切除することにより軸方
向の長さを異ならせた偏りを作っている。この超音波モ
ータのステータ38とロータ40とは強い力で圧接されてい
る。このため、外部導体37とその折返し部39とは電気的
に接続されている。またマイクロ波プローブ36にはロー
タ40を回転させたとき、折返し部39がスムーズに回転す
るように空間39aが形成されている。

しかして、このマイクロ波プローブ36によると、マイ
クロ波プローブ36を病変部に対して固定したまま、超音
波モータを作動させて折返し部39を回転させれば、その
加温範囲を制御することができる。なお、加温範囲の検
出は図示しない加温範囲検出手段によって加温範囲を検
出することが可能である。

以上説明した第１の実施例ないし第６の実施例では、
あらかじめ病変部の状態に合わせた加温範囲が得られる
ようにそのアンテナ部の偏り状態を選択するようにして
いる。しかし、以下に示す実施例では病変部を加温した
ときの加温状態に応じてその加温範囲を制御できるマイ
クロ波プローブを構成するものである。

第９図ないし第12図は本発明の第７の実施例を示すも
のである。このマイクロ波プローブ41には中心導体42と
外部導体43とが設けられており、外部導体43の先端には
コ字状の折返し電極部44が接続されている。この折返し
電極部44は温度によって伸縮する金属、例えばテルル化
鉛、マグナリウム等の熱膨張率の大きいもの、または熱
膨脹率の大きい樹脂等の表面に導電性ゴムを被覆したも
の等を用いている。さらに折返し電極部44の前方にはそ
の折返し電極部44が膨脹したときに入り込むための空間
45が設けられている。さらに、この折返し電極部44は第
10図で示すようにマイクロ波プローブ41の軸方向に沿う
複数の柱状のものに分割されており、これらを周方向に
わたり平行に配列している。

このように形成されたマイクロ波プローブ41を病変部
の治療に用いた場合について説明する。

マイクロ波プローブ41で病変部を加温する場合、病変
部の状態やマイクロ波プローブ41の接触状態によって、
病変部の一部分の温度だけが上昇してしまうということ
がある。このとき、従来の平均的な加温が行えるように
アンテナ部が構成されているマイクロ波プローブでは部
分的に加温する温度の制御を行なうことができない。こ
のため、病変部に偏りのある場合、生体組織の一部に火
傷等を起したり出血するといった事態が起こる虞があ
る。

しかし、この実施例のマイクロ波プローブ41を用いる
と、病変部が平均的に加温されている場合には、第11図
で示すような加温範囲Ｆで平均的な加温を接続する。

ここで、マイクロ波プローブ41の上部に高温部位が発
生したとき、温度分布が偏り、高温側に位置する折返し
電極44がそれ自身の熱膨張率により伸びる。このため、
第12図で示すように、この部分から放射されるマイクロ
波を減少させる。したがって、第12図で示すようマイク
ロ波プローブ41の上部の加温範囲Ｆが減少する。このこ
とにより、マイクロ波プローブ41の上部の加温が抑制さ
れ、病変部に火傷を負わせること等を未然に防止でき
る。

なお、この実施例では折返し電極部44の前方に空間45
を設けて、折返し電極部44が前方へ伸びるようにした
が、第13図に示すマイクロ波プローブ47のように構成し
てもよい。すなわち、折返し電極部48の手元側に伸びる
部分48aのみを熱膨脹率の大きいもので形成し、この部
分48aの手元側に空間49を設ける。このマイクロ波プロ
ーブ47の外部導体50の先端51はプローブに固定されてい
る。しかして、折返し電極部48の手元側に伸びる部分48
aのみが手元側に自由に伸縮できるようになっている。

このように構成されたマイクロ波プローブ47では、例
えば第14図で示すように高温となった側の折返し電極部
44が手元側に伸び加温範囲Ｇを広くすることで、病変部
の一部のみが高温となることを防止することができる。

第15図ないし第16図は本発明の第９の実施例を示すも
のである。このマイクロ波プローブ52におけるアンテナ
部53の外部導体54も前述したようにそのマイクロ波プロ
ーブ52の円周方向に沿って複数設けている。この複数の
外部導体54は軸方向において複数に分割されている。こ
れらの外部導体54は上述したような熱膨脹率の大きいも
ので形成されている。軸方向に複数に分割された各外部
導体部分54aの間にはスリット状の空間55が形成されて
いる。このように外部導体部分54a間にスリット状の空
間55を設けることによりその各外部導体部分54aは軸方
向へ伸縮することが可能となっている。また、各外部導
体部分54aの中心はそれぞれマイクロ波プローブ52の絶
縁部材56に固定され、ずれなどを起こさないようにして
いる。

そして、一部の温度が高温となった場合には第16図に
示すように、高温になった側の外部導体部分54aが伸
び、スリット状の空間55は狭くなる。このため、スリッ
ト状の空間55から漏れてくるマイクロ波が減少し、その
部分の加温が抑制されることにより第16図で示すような
加温分布１となる。したがって、患部の一部のみ温度が
上昇してしまうことを防止できる。

なお、本発明は上記実施例のものに限定されるもので
はなく、発明の要旨を変更することなく、種々の変形例
が考えられるものである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のマイクロ波プローブによ
れば、そのアンテナ部に設けられた内部導体または外部
導体のうち少なくとも一方の軸方向の長さを周方向で異
ならせるようにしたものである。したがって、病変部の
状態に応じた最適な照射分布を選択して加温治療を安全
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図はそのマイクロ波プローブの先端部分の縦断面図、
第２図はその外部導体および内部導体の側面図である。
第３図ないし第４図は本発明の第２の実施例を示し、第
３図はそのマイクロ波プローブの先端部分の縦断面図、
第４図は外部導体および内部導体の側面図である。第５
図は本発明の第３の実施例のマイクロ波プローブの先端
部分の縦断面図である。第６図は本発明の第４の実施例
のマイクロ波プローブの先端部分の縦断面図である。第
７図は本発明の第５の実施例のマイクロ波プローブの先
端部分の縦断面図である。第８図は本発明の第６の実施
例のマイクロ波プローブの先端部分の縦断面図である。
第９図ないし第12図は本発明の第７の実施例を示し、第
９図はそのマイクロ波プローブの先端部分の縦断面図、
第10図は内部導体と外部導体の配置を示す図、第11図と
第12図は外部導体および内部導体の動作時の斜視図であ
る。第13図ないし第14図は本発明の第８の実施例を示
し、第13図はそのマイクロ波プローブの先端部分の縦断
面図、第14図は外部導体および内部導体の動作時の斜視
図である。第15図ないし第16図は本発明の第９の実施例
を示すマイクロ波プローブの先端部分の縦断面図であ
る。 １…マイクロ波プローブ、２…中心導体、３…外部導
体、５…アンテナ部、７…マイクロ波プローブ、８…中
心導体、９…外部導体、10…アンテナ部、13…マイクロ
波プローブ、14…中心導体、15…外部導体、20…アンテ
ナ部、22…マイクロ波プローブ、23…外部導体、27,28
…アンテナ中心導体、36…マイクロ波プローブ、37…外
部導体、41…マイクロ波プローブ、42…中心導体、43…
外部導体、47…マイクロ波プローブ、48…折返し電極、
50…外部導体、52…マイクロ波プローブ、54…外部導
体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齋藤 秀俊 東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−289272（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−249561（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−221177（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−57670（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−25256（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−92954（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A61N 5/02,5/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクロ波を伝搬する中心導体と、この中
   心導体の外周側に配設される外部導体と、前記中心導体
   と前記外部導体とにより構成したアンテナ部とを具備
   し、前記アンテナ部における内部導体および外部導体の
   うち少なくとも一方のものの軸方向の長さを異ならして
   周囲に対して偏りをもたしてアンテナ部を構成したこと
   を特徴とするマイクロ波プローブ。