JP4180242B2 - マイクロ波放射処理のためのアプリケータ - Google Patents

Description

【０００１】
この発明は、ヒトまたはヒト以外の動物の外科的治療に用いられる装置に関する。特定的には、特に患者の肝臓の外科処置中に切断された組織からの過剰出血を制御するのに用いられる装置に関する。
【０００２】
体組織の温度の上昇が組織内の血液量を低減させる傾向にあることはよく知られている。温度が通常より２０〜３０℃上昇すると、組織内の血液量は大きく減じる。
【０００３】
たとえば肝臓などの臓器および深在性の体組織に対して行なわれる外科処置では、切断された組織からの失血が深刻な問題となり得る。そのような失血の制限を支援可能である装置が明らかに必要とされており、上述したように、これは熱の付加によって達成可能である。広範な加熱は比較的簡単に達成可能であるが、これは望ましくない。非常に局所化された加熱が、周囲の組織に対する損傷を最小限にするために必要とされる。肝臓の手術では、肝臓の局所的加熱は理想的には、約５ｃｍ長さ×２ｃｍ幅×４ｃｍ深さの組織量において必要とされる；この量は、切開の予定された点を中心とする。さらに、温度の局所的上昇は外科処置の開始の直前に迅速に達成されることが重要である。
ＵＳ ４，９７４，５８７は、生物組織を加熱するための装置であって、マイクロ波発生器を含み、電磁的ＥＭエネルギアプリケータのアレイが、高誘電性の流体で充満されるエンベロープに装着されるマイクロ波アンテナまたはＬＣＦキャパシタンスタイプの電極である、装置を開示する。電極は、エンベロープの表面上の管に挿入される。この挿入プロセスは、位置決めユニットによって制御され得る。
ＥＰ ０ ０７３ ７０９は、体組織において局所化された加熱を発生するための装置あって、マイクロ波のソースは、円柱状の導波管の形をとる、装置を開示する。
【０００４】
この発明は、体組織の外科的切開より前にその組織の選択された領域を局所的に加熱する装置を提供することを目的とする。
【０００５】
この発明のある局面に従うと、選択された体組織における局在化された加熱を発生するための装置が提供され、前記装置は、マイクロ波放射のソース及び導波管を含むアプリケータを含み、
（Ａ）マイクロ波放射のソースは、導波管にマイクロ波を供給し、
（Ｂ）アプリケータは、導波管の開口を囲み且つ互いに所定間隔をあけて配置され、導波管の開口方向に突出する引込可能な針のアレイを含み、
（Ｃ）導波管は、加熱される組織の長さ及び幅に対応する長さ及び幅を有し、針のアレイ（５）は、加熱される組織の深さに対応する針長さを有し、
（Ｄ）作動時に、針のアレイは、導波管から放出されるマイクロ波の発散を抑制することを特徴とする。
【０００６】
この発明はまた、ヒトまたは動物の体に対する外科処置中の血液の損失を制限するための、上に定義された装置の使用を提供する。
【０００７】
この発明の別の局面に従うと、ヒトまたは動物の体の外科的治療における、過剰出血を制御するための方法が提供され、この方法は、治療される組織または臓器に針のアレイを挿入するステップと、前記組織または臓器の温度を２０〜３０℃だけ上昇させるのに十分な時間の間、治療を受ける領域にマイクロ波エネルギーを付与するステップとを含む。
【０００８】
好都合には、マイクロ波放射のソースは、長方形の導波管の形を取り、導波管の寸法は、加熱されるべき組織量の寸法に対応する。導波管は、好ましくは、ほぼ長方形の形をしており、引込可能な針のアレイは、導波管の周囲のまわりに位置決めされる。
【０００９】
装置は、針が固定される鍔を含む針前進メカニズムを含み得り、前記鍔の運動は、ソレノイドメカニズムによって駆動可能である。
【００１０】
装置の作動時には、針は、アプリケータの本体から加熱されるべき組織内に前進し、このため針は、導波管の延長体として機能する；このようにして、アプリケータは、手術より前に、必要とされるマイクロ波エネルギーを適切な組織に向けるものである。加熱プロセスが完了すると、針はアプリケータの本体に引込められる。
【００１１】
一般的には、針は、互いに平行に配置される；それらは、好都合にはスチールからなってもよい。
【００１２】
理論的計算の示すところでは、３０℃だけ体の組織の温度を上昇させるためには、１００％の効率で動作するアプリケータでは、加熱されるべき量が４０ｃｍ³とすると、約１０ワットのマイクロ波を搬送する必要があるだろう。筋肉などの典型的な生物組織では、この温度上昇は、約１０分で達成されるだろう。ソースのエネルギーが５００ワットまで増大し、かつアプリケータが約８０％の効率であるとした場合、この必要とされる温度上昇を達成するのにかかる時間は、約１５秒である。
【００１３】
この発明をよりよく理解するため、かつこの発明がいかにして実施され得るかを示すために、例として添付の図面を参照する。
【００１４】
図面を参照して、出力制御ユニット（１）は、同軸ケーブル（２）を介して長方形のアプリケータ（３）に最大５００ワットのマイクロ波を供給する。ヘッド（３）は、ケーブル（２）が貫通しているハンドル（４）と、選択された切開点の近傍の組織を正確に放射するよう設計される引込可能な針のアレイ（５）とを有する。ユニット（１）はまた、針のアレイの解除を活性化するためのスイッチングメカニズムおよび制御電子部品を含む。
【００１５】
図２および図３に示すように、アプリケータヘッド（３）は、長方形の導波管（６）を含み、その周囲のまわりに針のアレイ（５）が位置している。導波管は、ＴＭ₁₁モードの導波管であり、好適な誘電体で充満している。５ｃｍ長さ×２ｃｍ幅の領域の放射については、長方形の導波管は、対応する寸法を有するべきであり、比誘電率（ε_r）が約５０である媒体で充満されてもよい。これらのパラメータは、マイクロ波動作周波数が１ＧＨｚのオーダであることを決定する。ここに示される具体的値は、例のみによるものであり、異なった量の組織を放射するよう設計される一連のアプリケータが開発されてもよく、これらは必要に応じて、異なった寸法を有し、上記所与のものとは異なった誘電性の媒体および異なった動作周波数を必要としてもよい。例示の実施例では、針の各々は、３ｃｍ長さであり、スチールからなる。アプリケータの作動時には、これらの針は、組織内に前進し、そこでそれらは導波管の延長体（extension）として機能する。典型的な針のアレイは、約２０個の針を含み得る。ＴＭモードの導波管を採用することにより、「ニードルウォール（needle wall）」−すなわち、針のアレイによって境界付けられる領域−を通るエネルギーの漏れは、低いレベル（典型的には１０％未満）に抑えられる。
【００１６】
図２は、アレイ（５）の針の各々が固定されている鍔（８）も示す。鍔（８）は、針のアレイの前進および引込を制御するためのソレノイドメカニズム（１０）の一部を形成するばね（９）によって作用される。出力は、ケーブル（１１）を介してソレノイドメカニズム（１０）に供給される。図２に例示されるように、同軸線（２）は、誘電体で充満されている導波管（６）内まで延びる。
【００１７】
作動時には、外科医は、切開されようとしている組織（たとえば肝臓）の領域に対してアプリケータヘッド（３）を位置決めする。最初に、針のアレイ（５）は、ヘッド（３）内に引込められている。アプリケータが駆動されると、ソレノイドメカニズム（１０）によってアレイ（５）の針は患者の組織内まで延びる。それらが組織に一旦埋込まれると、所望の周波数（たとえば、１ＧＨｚ）のマイクロ波エネルギーが導波管（６）に供給され、そこから、針のアレイ（５）によって取囲まれる組織の量に入る。５ｃｍ×２ｃｍおよび３ｃｍの針長さの寸法からなるアプリケータが使用された場合、エネルギーは、約１５秒の持続時間の間５００ワットの典型的出力レベルで供給される。処理期間の終わりに、マイクロ波ソースは、オフに切替えられ、針のアレイ（５）は引込められる。その後に外科医は、必要に応じて切開およびいかなるその後の処理をも着手可能である。
【００１８】
記載された熱処理の後の組織の切開からの失血は、そのような熱処理の不在において得られる結果と比較して大きく低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に従うアプリケータの概略図である。
【図２】 図１のアプリケータヘッドの断面図である。
【図３】 図１および図２に対応する端正面図である。

Claims (7)

1. 選択された体組織における局所化された加熱を発生するための装置であって、装置は、マイクロ波放射のソース（１）及び導波管（６）を含むアプリケータ（３）を含み、
   （Ａ）マイクロ波放射のソース（１）は、導波管（６）にマイクロ波を供給し、
   （Ｂ）アプリケータは、導波管（６）の開口を囲み且つ互いに所定間隔をあけて配置され、導波管（６）の開口方向に突出する引込可能な針のアレイ（５）を含み、
   （Ｃ）導波管（６）は、加熱される組織の長さ及び幅に対応する長さ及び幅を有し、針のアレイ（５）は、加熱される組織の深さに対応する針長さを有し、
   （Ｄ）作動時に、針のアレイ（５）は、導波管（６）から放出されるマイクロ波の発散を抑制することを特徴とする、装置。
2. 前記導波管（６）は方形導波管であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記針は、互いに平行に配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記引込可能な針はスチールからなることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
5. 針が固定される鍔（８）を含み、この鍔（８）は前記針が導波管（６）の開口方向に前進するとき前記アプリケータ（３）に係止されることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
6. 前記鍔（８）には、ソレノイド（１０）に作用されるばね（９）が設けられ、このソレノイド（１０）に出力が供給され又は供給停止されると、ばね（９）が伸縮して前記針が前進又は引込することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 前記マイクロ波放射のソース（１）は、体組織を２０〜３０℃上昇させるのに十分な時間に亘りマイクロ波を放射することを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の装置。

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