JP5299998B2 - マイクロ波電気外科システムにおける周波数同調 - Google Patents

Description

本開示は、手術部位における標的組織に治療効果をもたらすために、マイクロ波周波数の電気外科エネルギーを利用するシステムと関連の方法とに関する。特に、本開示は、標的組織に送達されるエネルギーを最大化するインピーダンスマッチングのシステムおよび方法に関する。

電磁放射は、治療効果をもたらすように細胞を加熱するために使用され得る。例えば、マイクロ波エネルギーは、正常な細胞に対して通常は有害な温度よりもわずかに低い、上昇した温度において変性させるために、見つけられる特定のタイプの癌性細胞を選択的に切除するために使用されている。その場所の細胞組織を破壊することは、従来の手術において細胞組織を除去することよりも外傷が少なくなり得る。従って、マイクロ波切除手順は、従来の手術に対してはあまり良い候補者ではない多くの患者にとって魅力的な選択肢となり得る。

細胞の多くの悪性の成長を変性させるために、約４１．５℃を上回る温度が達成されるべきである。しかしながら、ほとんどの一般的なタイプの細胞に対する熱損傷が、一般的に、４３℃を上回る温度において観察されたので、この値を超えないように注意が払われなければならない。切除処置において使用される電磁エネルギーは、自然のプロセス、例えば、伝導、および流体を循環させることによる対流などによって非破壊レベルにまで急速に放散させられるということは事実であるが、切除処置に適した温度範囲は狭いので、マイクロ波エネルギーの適用においては、かなりの注意が払われなければならない。

一般的なマイクロ波切除手順において、アンテナが、処置される組織の近くに配置される。正確な制御のために、アンテナは標的組織の直接内側に配置され得る。生成器は、電磁発振を生成し、該電磁発振は、同軸伝送回線を介して、その遠位端におけるアンテナに伝送され得る。アンテナによって作り出された電磁場が、分子レベルにおいて摩擦をもたらし、その周囲の温度上昇をもたらす。

マイクロ波エネルギーの管理における１つの懸念は、インピーダンスマッチングである。ソースから負荷に伝達される電力を最大化するために、ソースの出力インピーダンスは、負荷の入力インピーダンスと等しくなるべきである。インピーダンスを適合させることの失敗は、入射電力によって伝送回線に定常波をもたらし得る。マイクロ波組織切除の場合、ソースは、多くの場合に、適切な周波数範囲に渡って、切除される負荷のインピーダンスとほぼ等しいインピーダンスを伴って構成され、該インピーダンスは、大部分のヒトの組織に対して約５０オームである。しかしながら、標的組織が切除されると、伝送回線コンポーネントの加熱と、標的組織の電気特性の変化とが、時と共に負荷のインピーダンスを変更させる傾向にある。負荷のインピーダンスが変化したときには、電力のより多くの部分が反射させられ、アンテナシステムの性能が低下する。

上記のことを鑑みると、負荷のインピーダンスにソースのインピーダンスを予備的にマッチングさせるだけでなく、切除手順の間に生じる変化する組織のインピーダンスにも適合する切除システムおよび方法に対する必要性が存在する。一実施形態において、マイクロ波アンテナが、標的組織の近くに配置される。マイクロ波エネルギーは、伝送回線を介して特定の周波数でアンテナに送達され、標的組織によって反射電力信号が測定される。マイクロ波エネルギーの特定の周波数が、反射されるエネルギーを減少させるように調節される。トロカールが、患者の皮膚を介してアンテナを配置するために使用され得、最初の周波数調節は、ソースのインピーダンスを約５０オームにするように行われ得る。出力電力は、周波数調節と組み合わせて調節され得る。測定される反射信号は、所定の閾値と比較され得、反射電力信号が閾値を超過したときにだけ、周波数調節は行われ得る。

別の実施形態において、組織切除のためのシステムは、標的組織の中に直接的に挿入するように構成されたマイクロ波アンテナと、伝送回線によってアンテナに動作可能に接続された、周波数を調節する手段を含む、マイクロ波エネルギーの生成器と、反射信号をサンプリングしたり、測定したりすることが可能である伝送回線に動作可能に接続されたモニタと、反射電力に関する情報を生成器に通信する手段とを含む。モニタは、反射信号と順方向信号とのうちの少なくとも１つをサンプリングするように構成された双方向カプラを含み得る。反射電力情報を通信する手段は、増幅器上の視覚ディスプレイを含み得、該増幅器は、生成器によって出力された信号を増幅するように構成されている。

本発明はさらに以下の手段を提供する。

（項目ａ−１）
組織切除のためのシステムであって、
標的組織の中への直接的な挿入のために構成されたマイクロ波アンテナと、
伝送回線によって該アンテナに結合されたマイクロ波エネルギー生成器であって、該マイクロ波エネルギー生成器は、該マイクロ波エネルギーの周波数を調節するように構成されている、マイクロ波エネルギー生成器と、
該アンテナの動作中に、反射電力信号を測定することが可能である、該伝送回線に結合されたモニタと、
該モニタと該マイクロ波エネルギー生成器との間で反射電力に関する情報を通信することが可能である通信回線と
を備えている、システム。

（項目ａ−２）
上記モニタは、双方向カプラを含み、該双方向カプラは、上記電力の上記反射信号と順方向信号とのうちの少なくとも１つをサンプリングするように構成されている、項目ａ−１に記載のシステム。

（項目ａ−３）
反射電力情報をオペレータに通信することが可能である視覚ディスプレイをさらに備えている、項目ａ−１〜項目ａ−２のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目ａ−４）
上記周波数は、ソースのインピーダンスを約５０オームにするように調節される、項目ａ−１〜項目ａ−３のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目ａ−５）
上記反射電力信号は、所定の閾値に対し測定される、項目ａ−１〜項目ａ−４のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目ａ−６）
上記反射電力信号が上記所定の閾値を超過したときに、上記マイクロ波エネルギーの上記周波数は、該反射電力信号を減少させるように調節される、項目ａ−１〜項目ａ−５のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目ａ−７）
上記マイクロ波エネルギー生成器は、所定の周波数のマイクロ波エネルギーを提供し、かつ、生成器インピーダンスを有するように構成されている、項目ａ−１〜項目ａ−６のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目ａ−８）
上記伝送回線に結合されたアクティブマッチングネットワークをさらに備えている、項目ａ−１〜項目ａ−７のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目ａ−９）
上記アクティブマッチングネットワークは、上記生成器インピーダンスと、標的組織および該アクティブマッチングネットワークの等価インピーダンスとの間の実質的なマッチングを作り出すために、固定の誘導子と、少なくとも１つの可変コンポーネントとを含み、該少なくとも１つの可変コンポーネントは、直接的な電流制御信号を受信することが可能である、項目ａ−１〜項目ａ−８のうちのいずれか１項に記載のシステム。

（項目ｂ−１）
生物学的切除の方法であって、
標的組織の近くにマイクロ波アンテナを配置することと、
所定の周波数において、マイクロ波エネルギーを該マイクロ波アンテナに送達することと、
該標的組織によって反射され伝送回線に戻る反射電力信号を測定することと、
該マイクロ波エネルギーの周波数を調節することにより、該反射電力信号を減少させることと
を包含する、方法。

（項目ｂ−２）
患者の皮膚を介して上記アンテナを配置するためにトロカールを使用するステップをさらに包含する、項目ｂ−１に記載の方法。

（項目ｂ−３）
ソースのインピーダンスを約５０オームにするように上記周波数を調節するステップをさらに包含する、項目ｂ−１に記載の方法。

（項目ｂ−４）
上記出力電力を調節するステップをさらに包含する、項目ｂ−１に記載の方法。

（項目ｂ−５）
測定された上記反射出力信号を所定の閾値と繰り返し比較するステップをさらに包含する、項目ｂ−１に記載の方法。

（項目ｂ−６）
上記反射電力信号を減少させるために、上記マイクロ波エネルギーの周波数を調節する上記ステップは、該反射電力信号が上記所定の閾値を超過したときに行われる、項目ｂ−５に記載の方法。

（項目ｂ−７）
組織切除のためのシステムであって、
標的組織の中への直接的な挿入のために構成されたマイクロ波アンテナと、
伝送回線によって該アンテナに結合されたマイクロ波エネルギー生成器であって、該マイクロ波エネルギー生成器は、該マイクロ波エネルギーの周波数を調節するように構成されている、マイクロ波エネルギー生成器と、
該アンテナの動作中に、反射電力信号を測定することが可能である該伝送回線に結合されたモニタと、
該モニタと該マイクロ波エネルギー生成器との間で反射電力に関する情報を通信することが可能である通信回線と
を備えている、システム。

（項目ｂ−８）
上記モニタは、双方向カプラを含み、該双方向カプラは、上記電力の上記反射信号と順方向信号とのうちの少なくとも１つをサンプリングするように構成されている、項目ｂ−７に記載のシステム。

（項目ｂ−９）
オペレータに反射電力情報を通信することが可能である視覚ディスプレイをさらに備えている、項目ｂ−７に記載のシステム。

（項目ｂ−１０）
組織切除のためのシステムであって、
標的組織の中への直接的な挿入のために構成されたマイクロ波アンテナと、
伝送回線によって該アンテナに結合されたマイクロ波エネルギー生成器であって、該マイクロ波エネルギー生成器は、所定の周波数のマイクロ波エネルギーを提供するように構成され、かつ、生成器インピーダンスを有する、マイクロ波エネルギー生成器と、
該伝送回線に結合されたアクティブマッチングネットワークであって、該アクティブマッチングネットワークは、生成器インピーダンスと、標的組織およびアクティブマッチングネットワークの等価インピーダンスとの間の実質的なマッチングを作り出すために、固定の誘導子と、直接的な電流制御信号を受信することが可能である少なくとも１つの可変コンポーネントとを備えている、アクティブマッチングネットワークと
を備えている、システム。

（項目ｂ−１１）
組織切除を行う方法であって、
標的組織の中に、または該標的組織の近くにマイクロ波切除デバイスを配置するステップと、
該標的組織に対する該切除デバイスの最初のインピーダンスマッチングのための切除パラメータを設定するステップと、
特定の周波数において、電気外科エネルギーを該切除デバイスに送達することにより、該標的組織に治療効果をもたらすステップと、
該電気外科エネルギーの送達の間に、該標的組織によって生成された反射電力信号を測定するステップと、
該反射電力が所定の閾値を超過したときに、該反射電力を減少させるために該電気外科エネルギーの該特定の周波数を調節するステップと
を包含する、方法。

（摘要）
治療効果をもたらす、生物学的組織の切除のための、方法と装置とが開示される。切除サイクルの間に、電気外科生成器の出力周波数に対して、調節が行われることにより、エネルギーが組織に伝達されたときに生じる、装置および生物学的組織の電気特性の変化に適応させる。調節は、ソースのインピーダンスを負荷のインピーダンスとより良く調整するために行われる。

本明細書の一部分に組み込まれ、かつ、本明細書の一部分を構成する添付の図面と、本開示の例示的な実施形態とは、以下で与えられる実施形態の詳細な記述と共に、本開示の原理を説明することに役立つ。

添付の図面は、本開示の例示的な実施形態を例示し、かつ、本開示において描かれる実施形態を記述するために参照される。以下において、開示は、図面を説明することによって詳細に記述され、図面においては、同様な参照番号は、いくつかの図面を通して同様な部品を表す。

本明細書において開示される例示的な実施形態は、診断手順または治療手順を行う観点で考察され、該診断手順または治療手順は、被検体に対する電気信号を収集すること、または被検体に対して電気信号を送達することを含む。かかる手順は、限定するものではないが、被検体の病気および体の病気（ｂｏｄｙ ａｉｌｍｅｎｔｓ）のマイクロ波組織切除および関連する処置を含む。以下の考察において、用語「臨床家」は、医師、看護師、または他の介護提供者を指し、援助要員を含み得る。

最初に図１を参照すると、例示的なマイクロ波プローブアセンブリ１００は、マイクロ波プローブ１１０と、ハンドルアセンブリ２００と、電気ハブ２５０と、電気ケーブル２５４とを含む。マイクロ波プローブ１１０は、外側ジャケット１５０と、尖ったトロカール先端１１２とを含み、該トロカール先端１１２は、皮膚および中間組織の貫通を可能にするような形状にされることにより、マイクロ波プローブ１１０の放射アンテナ部分が標的の生物学的組織に隣接して配置されることを可能にする。ハンドルアセンブリ２００は、筐体２０２を含み、該筐体２０２は、臨床家の手によって握持されるようにハンドルプローブ１１０に適合されている。電気ケーブル２５４は、同軸ケーブルであり得、ハブ２５０と共に、マイクロ波プローブアセンブリ１００をマイクロ波エネルギーのソース、例えば、電気外科マイクロウェーブ生成器４２０（図４を参照）に接続するように構成されている。

図２に見られるように、マイクロ波プローブ１１０は、内部伝導体１２０と外部伝導体１４０とを含むことにより、遠位放射部分１６０ａと近位放射部分１６０ｂとのそれぞれにエネルギーを供給する。誘電性パック１１６は、放射部分１６０ａ、放射部分１６０ｂを分離し、それにより放射部分１６０ａ、放射部分１６０ｂに伝えられる対立する電荷が、放射部分１６０ａと放射部分１６０ｂ間に磁場を確立する。マイクロ波プローブアセンブリ１００の構成および動作の詳細な記述に関して、２００４年７月２０日出願の米国特許出願第１０／４８２，３６２号に対して参照が行われ得る。

本開示に従って、アンテナ１１０のインピーダンスをソースのインピーダンスにマッチングさせる１つの方法は、「アクティブマッチング（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ）」と呼ばれる。かかる方法は、内部伝導体１２０および外部伝導体１４０と電気通信するために、追加の電気コンポーネントをマイクロ波プローブアセンブリ１００に結合することを必要とし得る。図３Ａに見られるように、アクティブマッチング制御回路は、概略的に３００で示されている。

アクティブマッチング制御回路３００は、マイクロ波生成器４２０（図４）から出力信号とエネルギーとを受信する入力回線３０３と、インピーダンスマッチングされた出力信号またはエネルギーをマイクロ波プローブまたはアンテナ１１０に伝送する出力回線３０５とを含む。制御回路３００は、入力回線３０３と出力回線３０５との間に直列で電気接続された誘導子３１３をさらに含む。制御回路３００は、第１のコンデンサ３２１および第１の同調ダイオード３１０を含み、該第１のコンデンサ３２１および該第１の同調ダイオード３１０は、誘導子３１３の上流の位置で入力回線３０３に並列で接続されており、かつ、第２のコンデンサ３２２および第２の同調ダイオード３１１を含み、該第２のコンデンサ３２２および該第２の同調ダイオード３１１は、誘導子３１３の下流の位置で出力３０５に並列で接続されている。制御回路３００は、供給回線３０７を介して直流（「ＤＣ」）ソースに接続された第１の誘導子３１４も含み、第１のコンデンサ３２１と第１の同調ダイオード３１０との間に直列で接続されている。制御回路３００はさらに、供給回線３０９を介して「ＤＣ」ソースに接続された第２の誘導子３１５を含み、第２のコンデンサ３２２と第２の同調ダイオード３１１との間に直列で接続されている。

動作において、出力回線３０５における負荷のインピーダンスをマイクロ波プローブ１１０のインピーダンスにマッチングさせるために、同調ダイオード３１０、同調ダイオード３１１が、必要に応じてまたは所望に応じて調節され得る。ＰＩＮダイオードおよび／またはバラクタダイオード３１０、ＰＩＮダイオードおよび／またはバラクタダイオード３１１は、「ＤＣ」電圧が供給回線３０７および供給回線３０９に印加されたときには、ダイオード３１０、ダイオード３１１によって示される容量は、そこに印加される電圧に従って変るように使用され得る。誘導子３１４、誘導子３１５は、適切な範囲の周波数の全域に渡って高いインピーダンスを有するように選択されるので、誘導子３１４、誘導子３１５はＲＦチョークとして働き、それにより「ＤＣ」供給回線３０７、「ＤＣ」供給回線３０９を、出力回線３０５に供給される交流電流のない状態で維持する。ダイオード３１０、ダイオード３１１が適切に同調されたときには、コンデンサ３２１、コンデンサ３２２と、誘導子３１３とは、システムと組織との間のインピーダンスの差を補償し得る。アクティブマッチング制御回路３００は、放射部分１６０ａ、放射部分１６０ｂのできる限り近くに配置されることにより、その間の損失を最小化する。

かかる同調の単純化された例が、図３Ｂ〜図３Ｄを参照して以下で記述される。図３Ｂに見られるように、組織の切除手順を開始してしばらくすると、組織のインピーダンスは、２００オームに上昇し、５０オームの生成器３００との実質的なミスマッチを作り出す。固定の誘導子３１１が１５ｎＨのインダクタンス値を有し得るが、可変コンデンサ３３３は、１．５ｐｆの容量を有するように、上に記述されたように同調され得る。生成器３３０によって供給される９１５ＭＨｚの所定の周波数に対して、これが、
ｘ_Ｌ＝ｊ８６．６６Ω ｘ_Ｃ＝−ｊ１１６Ω
の誘導反応値と容量反応値とをもたらす。

ここで、マッチングネットワークを介して２００オームの組織のインピーダンスを循環させると、組織は並列であり、１．５ｐｆの容量を有する。第１の等価インピーダンスＺ_ＬＩは、並列インピーダンスの公式を使用して計算され得る。

第１の等価インピーダンスを有する組織の負荷および可変コンデンサを表すことが、図３Ｃに描かれている回路をもたらす。第２の等価インピーダンスＺ_Ｌ２が、ここで、固定の誘導子と、第１の等価インピーダンスとに対して直列で計算され得るということが理解され得る。

第２の等価インピーダンスＺ_Ｌ２が計算され、図３Ｄに描かれた回路に表され得る。第２の等価インピーダンスが、実質的に生成器インピーダンスにマッチングされるということが理解され得る。従って、可変コンデンサを適切に同調させることが、組織の負荷に対する最大の電力送達を可能にする。

本開示に従って、ソースのインピーダンスにマイクロ波プローブ１１０のインピーダンスをマッチングさせる第２の方法は、「周波数同調」と呼ばれる。図４に見られるように、概略図は、マイクロ波切除システム４００を描いており、該マイクロ波切除システム４００は、周波数同調のために使用され得る。

マイクロ波切除システム４００は、伝送回線を含み、該伝送回線は、マイクロ波周波数生成器４２０と、生成器４２０に電気結合された増幅器４３０と、増幅器４３０に電気接続されたカプラ４４０などのモニタと、伝送ケーブル４５０を介して４４０に電気結合されたマイクロ波エネルギー送達デバイスまたはアンテナ４６０とを含む。マイクロ波切除システム４００は、さらに測定ボード４７０を含み、該測定ボード４７０は、測定ボード４７０を周波数生成器４２０と接続する通信回線で、カプラ４４０とマイクロプロセッサ４８０とに電気結合されている。

周波数生成器４２０は、任意の適切な形式を取り得、出力信号の周波数を調節するように構成されるべきである。マイクロ波組織切除に対して最適な周波数は、概して、水を加熱するために最も適した周波数の付近にある。例として、より高い周波数が本開示によって想定されるが、周波数生成器４２０は、約８５０ＭＨｚ〜約１．３５ＧＨｚの範囲内で出力周波数を生成することが可能であり得る。増幅器４３０はまた、周波数生成器４２０によって生成された比較的に低いエネルギーの信号を増幅することが可能であるべきである。増幅器４３０はまた、システム４００に存在する順方向電力信号と任意の反射電力信号との両方に関する情報を通信することが可能であるべきである。増幅器４３０は、３００ワットの増幅器を含み得、該３００ワットの増幅器は、８００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚまでの周波数範囲で動作する。カプラ４４０は、増幅器４３０からの順方向電力をサンプリングすることが可能であり、標的組織によって反射電力もサンプリングすることが可能であるべきである。カプラ４４０は、４０ｄＢの双方向カプラを含み得、該４０ｄＢの双方向カプラは、この用途における使用に適した動作パラメータを有する。測定ボード４７０は、カプラ４５０と通信し、順方向電力信号および反射電力信号をモニタリングすることが可能であり、および／またはインピーダンス測定を通信することが可能である。

ケーブル４５０およびアンテナ４６０は、周波数同調の用途における使用に対して任意の適切な形式を取り得る。ここでは、図１を参照して上で考察された同軸ケーブル２５４およびマイクロ波プローブ１１０が、ケーブル４５０およびアンテナ４６０のそれぞれとして使用され得るということが想定される。ケーブル４５０は、アンテナプローブ１１０が好都合に配置されることを可能にするために充分な可撓性を提供するように選択され得、そして、その中を通る電力の損失を最小化するようにも選択され得る。

ここで図５を参照すると、本開示に従って組織切除を行う方法の流れ図が示されている。本開示に従って、マイクロ波プローブ１１０は、当該分野において公知の任意の適切な方法に従って標的組織の中に直接的に挿入され得る（プロセス５１０）。約５．５ｃｍ〜約６ｃｍまでの深度またはその他任意の適切な深度へのマイクロ波プローブ１１０の挿入が適切であり得る。次に、最初のインピーダンスマッチングが、約５０オームのソースのインピーダンス、すなわち、標的組織の近似インピーダンスにするように生成器４２０の出力周波数を調節することによって行われる（プロセス５１５）。増幅器４３０は、臨床家の好みに従って設定され得るか、または、一実施形態においては、約３０ワット〜約４５ワットまでの出力に従って設定され得る。かかる設定において、標的組織は、アンテナ４６０を介した標的組織へのマイクロ波エネルギーの送達によって切除を開始する（プロセス５２０）。アンテナ４６０における順方向電力は、ケーブル４５０において失われることが予測されるエネルギーに基づいた補正係数を増幅器４３０の出力電力に適用することによって計算され得る。

ケーブルの損失は、部分的には、ケーブル４５０の特性（例えば、構成の長さ、直径、材料など）とケーブルを通って送達されるエネルギーの周波数との関数である。ケーブルの損失は、かかる公知の特性から容易に計算され得る。所定の時間の後、反射された（すなわち、標的組織に送達されていない）電力の示度は、増幅器４３０を介して、増幅器４３０上のディスプレイ４３５によってオペレータに通信され得る（プロセス５２５）。ケーブルの損失に対して決定された補正係数は、増幅器４３０において、反射電力に対して表示された値に適用されることにより、アンテナ４６０において反射されたエネルギーの量を決定し得る。

アンテナ４６０における順方向電力に関する、アンテナ４６０における大きな反射電力は、実質的なインピーダンスのミスマッチを表す。逆に、より小さな反射は、標的組織と負荷のソースとの間のマッチングされたインピーダンス、または反射電力と順方向電力との間のマッチングされたインピーダンスを達成したという特性を示す。一部の反射電力は、許容可能であり、従って生成器４２０によって出力された周波数に対する調節を必要としないことがあり得る（決定５３５）。

動作中、反射電力に関するある閾値の値が超過された場合には（決定５３５）、生成器４２０の出力周波数が（上方または下方に）調節されることにより、反射電力を閾値の値を下回るレベルに減少させ得る（プロセス５４０）。この周波数調節が必要な電力を標的組織に送達するために必要であると考えられる場合には、この周波数調節は、増幅器４３０の出力電力に対する調節によって付随され得る（プロセス５４５）。

切除手順の間の、生成器４２０の出力信号の周波数に対する単一の調節でさえ、切除手順の有効性に実質的な影響またはかなりの影響を有し得る。一部の実施形態において、マイクロ波切除システム４００は、例えば、マイクロコントローラ４８０を含み得、該マイクロコントローラ４８０は、所与の期間の間に、多くの周波数調節を自動的に行うことが可能である。標的組織が充分に切除されるまで、切除サイクルが継続し、反射電力を継続的にモニタリングし、必要に応じて周波数調節を行い得る（決定５３０）。組織が充分に切除されたときには、組織に送達されるエネルギーが停止する（プロセス５５０）。

ウシの肝臓組織に行われた切除手順が、以下の表１に表された例示的な値をもたらした。最初に、生成器４２０の出力周波数を、９２５ＭＨｚに設定し、増幅器４３０を、出力３１ワットに設定した。増幅器からの出力電力を、１．２５ｄＢの損失を有することで公知のケーブル４５０を介して伝達した。ケーブルの損失（ｄＢ）は、式ｄＢ＝１０（ｌｏｇＰ）によって補正係数（Ｐ）に関連付けられる。このようにして、約１．３３の補正係数をケーブル４５０に対して決定した。１．３３の補正係数によって増幅器４３０の３１ワットの出力電力を駆動することが、負荷電力に対して記録された最初の値をもたらした。この２３．２５ワットの最初の値は、ウシの肝臓組織の負荷または増幅器４３０の出力電力に送達される電力を表し、該電力は、ケーブル４５０において失われた電力よりも小さい。

負荷の電力の最初の値をこのように計算した後、負荷の電力に対して記録された次の値は、組織によって反射電力に対して記録された値を基にした。反射電力に対する値を、増幅器４３０のディスプレイ４３５上で観察し、このようにして、ケーブル４５０において失われなかった組織の負荷によって反射電力を、組織から増幅器４３０に返送された信号として表す。組織によって実際に反射された電力量を決定するために、１．３３の補正係数を、補正された反射電力として反射され記録された電力に乗算した。最初の値に続く負荷の電力に対して列挙された値を、計算された最初の負荷の電力から補正された反射電力を減算することによって計算した。次に、負荷電力に対する値が、組織に送達され、かつ、組織によって反射されない電力を表す。最初に、反射電力がＬｏｗと記録される。なぜならば、反射される電力は、増幅器４３０によって検出可能な範囲を下回るからである。可能なときはいつでも、インピーダンスの読み取りを、以下の表１に例示されたように記録した。インピーダンスの読み取りは、同調に必要とされる周波数を決定するために使用され得る。

表１に見られ得るように、組織によって反射電力は、概して、組織を加熱すると、期待通り、時と共に増加した。生成器４２０の出力周波数を、切除手順の１．５分後に９３０ＭＨｚに調節し、切除手順の２分後に９３５ＭＨｚに調節し、切除手順の２．５分後に９４０ＭＨｚに調節した。これらの調節が、１０分後に４ワットの反射電力をもたらした。周波数の調節を用いないと、約１０分で、約８ワットの最大の反射電力を予測し得る。従って、これらの反射電力値の比較は、組織に対するエネルギーの送達における周波数調節の効果を示す。

上記の開示は、明瞭性および理解の目的のために、例示および実施例によってある程度詳細に記述されてきたが、一定の変更および改変が添付の特許請求の範囲の範囲内で実施され得るということは明白である。

図１は、マイクロ波プローブアセンブリの例示的な実施形態の斜視図である。 図２は、図１に描かれたプローブから分解された部品を有する斜視図である。 図３Ａは、本開示のマイクロ波切除システムのインピーダンスマッチング回路の概略図である。 図３Ｂ〜図３Ｄは、単純化されたインピーダンスマッチング回路を表す。 図３Ｂ〜図３Ｄは、単純化されたインピーダンスマッチング回路を表す。 図３Ｂ〜図３Ｄは、単純化されたインピーダンスマッチング回路を表す。 図４は、本開示のマイクロ波切除システムのコンポーネントを例示する概略的ブロック図である。 図５は、インピーダンスマッチングのために切除回路において同調する周波数を使用する、本発明に従った方法を例示する流れ図である。

符号の説明

４００ マイクロ波切除システム
４２０ マイクロ波周波数生成器
４３０ 増幅器
４３５ ディスプレイ
４４０ カプラ
４５０ 伝送ケーブル
４６０ アンテナ
４７０ 測定ボード
４８０ マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ

Claims (2)

1. 組織切除のためのシステムであって、該システムは、
   標的組織の中への直接的な挿入のために構成されたマイクロ波アンテナと、
   伝送回線によって該アンテナに結合されたマイクロ波エネルギー生成器であって、該マイクロ波エネルギー生成器は、該マイクロ波エネルギーの周波数を調節するように構成されている、マイクロ波エネルギー生成器と、
   該マイクロ波エネルギー生成器から出力信号およびマイクロ波エネルギーのうちの少なくとも１つを受信するための入力回線と、
   インピーダンスマッチングされた出力信号およびマイクロ波エネルギーのうちの少なくとも１つを該マイクロ波アンテナに伝送するための出力回線と、
   該アンテナの動作中に、反射電力信号を測定することが可能である、該伝送回線に結合されたモニタと、
   該モニタと該マイクロ波エネルギー生成器との間で反射電力に関する情報を通信することが可能である通信回線と、
   反射電力情報をオペレータに通信することが可能である視覚ディスプレイと、
   アクティブマッチングネットワークと
   を備え、
   該アクティブマッチングネットワークは、
   該入力回線と該出力回線との間で直列に接続されている固定の誘導子と、
   互いに直列に接続され、かつ、該固定の誘導子の上流の位置で該入力回線に接続されている第１のコンデンサおよび第１の同調ダイオードと、
   互いに直列に接続され、かつ、該固定の誘導子の下流の位置で該出力回線に接続されている第２のコンデンサおよび第２の同調ダイオードと、
   第１の供給回線を介して直流（ＤＣ）源に接続され、かつ、該第１のコンデンサと該第１の同調ダイオードとの間の点で接続されている第１の誘導子と、
   第２の供給回線を介して直流（ＤＣ）源に接続され、かつ、該第２のコンデンサと該第２の同調ダイオードとの間の点で接続されている第２の誘導子と
   を含み、
   該第１の同調ダイオードおよび該第２の同調ダイオードは、オフ状態からオン状態に選択的に切り替え可能であることにより、該第１のコンデンサおよび該第２のコンデンサのうちの少なくとも１つを該固定の誘導子と共にアクティブ状態に置き、これにより、該生成器のインピーダンスと該標的組織のインピーダンスとの間の差分を補償し、
   該モニタは、双方向カプラを含み、該双方向カプラは、該電力の該反射信号と順方向信号とのうちの少なくとも１つをサンプリングするように構成されており、
   該周波数は、該マイクロ波エネルギー生成器のインピーダンスを約５０オームにするように調節され、
   該反射電力信号は、所定の閾値と比較され、
   該反射電力信号が該所定の閾値を超過したときに、該マイクロ波エネルギーの該周波数は、該反射電力信号を減少させるように調節される、システム。
2. 前記マイクロ波エネルギー生成器は、所定の周波数のマイクロ波エネルギーを提供し、かつ、生成器インピーダンスを有するように構成されている、請求項１に記載のシステム。

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