JP5421576B2 - フィールド切除の予測のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
（関連出願の引用）
本出願は、米国仮特許出願第６０／９９０，３７３号（Ｋｅｎｌｙｎ Ｂｏｎｎ、２００７年１１月２７日出願、名称「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＦＩＥＬＤ ＡＢＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＤＩＣＴＩＯＮ」）に対する優先権の利益を主張し、該仮出願は、本明細書に参考として引用される。
本出願は、米国仮特許出願第６０／９９０，３７３号（Ｋｅｎｌｙｎ Ｂｏｎｎ、２００７年１１月２７日出願、名称「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＦＩＥＬＤ ＡＢＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＤＩＣＴＩＯＮ」）に対する優先権の利益を主張し、該仮出願は、本明細書に参考として引用される。
（技術分野）
本開示は、電気外科的およびマイクロ波切除装置、システムおよび方法に関する。さらに具体的には、本開示は、組織切除手技に先立って、電気外科的電極および／またはマイクロ波アンテナおよび画像化手段を利用して切除フィールドを決定するためのシステムおよび方法を対象とする。
本開示は、電気外科的およびマイクロ波切除装置、システムおよび方法に関する。さらに具体的には、本開示は、組織切除手技に先立って、電気外科的電極および／またはマイクロ波アンテナおよび画像化手段を利用して切除フィールドを決定するためのシステムおよび方法を対象とする。
エネルギベースの組織治療は、当技術分野において広く知られている。種々のエネルギ（例えば、電気、超音波、マイクロ波、極低温、熱、レーザ等）が組織に印加されて所望の結果を達成する。電気外科は、組織を切断、切除、凝固、または密閉するために、手術部位への高無線周波数の電流の印加を伴う。単極電気外科において、ソース電極または能動電極は、電気外科的ジェネレータからの無線周波数エネルギを組織に送達し、戻り電極が電流をジェネレータに戻す。単極電気外科において、ソース電極は通常、外科医が持つ手術器具の一部であり、治療される組織に適用される。患者の戻り電極は、能動電極から離して設置され、ジェネレータに電流を戻す。組織切除の場合において、高無線周波数の電流が標的組織部位に印加されて、切除ボリュームを形成する。
マイクロ波切除はまた、標的組織ボリュームを乾燥することにより外傷を形成する。マイクロ波エネルギはまた、電気外科的切除において使用される種類に類似する電磁無線周波数エネルギの一種であるが、より高い周波数である。切除手技を施すのに先立って、その外傷の得られるボリュームを推定することが望ましい。
得られる切除ボリュームが次に観測され、種々の切除測定規準が計測され記録されてもよい。切除測定規準を取得する従来の方法は、ボリュームを計算するための切除した組織の小口径、大口径、および高さの記録を含む。通常、これらの３つのパラメータは、近似切除ボリュームを計算するための楕円体ボリュームの方程式のために入力される。このような従来の方法はしばしば、得られたボリュームの不正確な報告に加えて、正しくない計測結果、不整合な記録を提供する。さらに、従来の方法のボリューム測定の計算は、切除ボリュームに対する隣接臓器の影響の決定、切除ボリュームの完全性の認定、所与のエネルギアプリケータ構成に基づく特定のボリュームおよび／または形状の予測などの、評価ツールを欠く。
本開示は、切除フィールドを決定するための、エネルギ付与アンテナ（例えば、電気外科的電極、マイクロ波プローブ等）を使用したシステムおよび方法に関する。本システムは、切除エネルギ電源と連動する磁気画像化装置または電子画像化装置（例えば、ＭＲＩ）を含む。電源はまた、１つ以上のエネルギ付与アンテナに結合される。動作中、画像化装置は電源に信号を送り、原子整列を修正するために十分なトレーサパルスを印加させ、これにより模擬の切除フィールドを生成する。画像化装置はその後、原子の整列の計測に移り、模擬の切除フィールドを例証する画像を生成する。
本開示の一側面によれば、切除フィールドを決定するシステムが開示される。本システムは、電磁エネルギを発生するように構成される電源と、電源に結合されるエネルギアプリケータとを含む。エネルギアプリケータは、組織に挿入されるように構成され、標的ボリュームまで電磁エネルギを提供する。本システムはまた、一様な磁場および１つ以上の変動磁場を組織の周辺に発生するように構成される画像化装置を含む。画像化装置は、画像化装置によって発生される励起ＲＦパルスおよび変動磁場と同時に、電源によってエネルギアプリケータを通じて標的ボリュームまで供給されるトレースＲＦパルスに応答して、標的ボリューム内の切除フィールドの画像を取得する。
切除フィールドを決定するための方法もまた、本開示によって意図される。本方法は、電磁エネルギを発生するように構成される電源と、電源に結合されるエネルギアプリケータとを提供するステップを含む。エネルギアプリケータは、組織に挿入され、標的ボリュームまで電磁エネルギを提供するように構成される。本方法はまた、画像化装置内に組織を配置し、一様の磁場および１つ以上の変動磁場を組織の周辺に発生させ、エネルギアプリケータを通じた標的ボリュームへのトレースＲＦパルスと、変動磁場を有する励起ＲＦパルスとを同時に供給し、電源によって供給されるトレースＲＦパルスに応答して標的ボリューム内で切除フィールドの画像を取得するステップを含む。
本開示の別の側面によれば、切除フィールドを決定するシステムが開示される。本システムは、電磁エネルギを発生するように構成される電源と、電源に結合されるエネルギアプリケータとを含む。エネルギアプリケータは、組織に挿入されるように構成され、標的ボリュームまで電磁エネルギを提供する。本システムはまた、一様の磁場および１つ以上の変動磁場を組織の周辺に発生するように構成されるＭＲＩシステムを含む。ＭＲＩシステムは、ＭＲＩシステムによって発生される励起ＲＦパルスおよび変動磁場と同時に、エネルギアプリケータを通じて電源によって標的ボリュームに供給されるトレースＲＦパルスに応答して、標的ボリューム内で切除フィールドの画像を取得する。本システムは、電源およびＭＲＩシステムに結合されるインターフェース制御装置をさらに含み、それらの動作を同調させ、トレースＲＦパルスと励起ＲＦパルスの同時印加を提供するように構成される。
したがって、本発明は、以下の項目を提供する。
（項目１）
切除フィールドを決定するシステムであって、
電磁エネルギを発生するように構成された電源と、
電源に結合されたエネルギアプリケータであって、組織に挿入され、標的ボリュームまで電磁エネルギを提供するように構成されたエネルギアプリケータと、
該組織の周辺に、一様の磁場および少なくとも１つの変動磁場を発生するように構成された画像化装置であって、
該画像化装置は、該画像化装置によって発生された励起ＲＦパルスおよび該少なくとも１つの変動磁場と同時に、該電源によって該エネルギアプリケータを通じて該標的ボリュームに供給されるトレースＲＦパルスに応答して、該標的ボリューム内の切除フィールドの画像を取得するようにさらに構成されている、画像化装置と
を備えている、システム。
（項目２）
上記電源および上記画像化装置に結合され、それらの動作を同調させ、上記トレースＲＦパルスおよび上記励起ＲＦパルスの同時印加を提供するように構成されたインターフェース制御装置をさらに備えている、項目１に記載のシステム。
（項目３）
上記画像化装置は、ＭＲＩシステムである、項目１に記載のシステム。
（項目４）
上記トレースＲＦパルスは、上記標的ボリュームの原子を歳差運動させるように適合されている、項目３に記載のシステム。
（項目５）
上記電源および上記画像化装置に結合され、上記エネルギアプリケータのエネルギ付与特性のうちの少なくとも１つ、および磁場特性のうちの少なくとも１つに基づいて、それらの動作を自動的に調整するように構成された制御システムをさらに備えている、項目１に記載のシステム。
（項目６）
上記制御システムに結合されたディスプレイをさらに備え、該ディスプレイは、
上記標的ボリュームと異なるコントラストを有する上記切除フィールドの上記画像を出力するように適合されている、項目５に記載のシステム。
（項目７）
上記切除フィールドの上記画像は、三次元である、項目６に記載のシステム。
（項目８）
上記エネルギアプリケータは、非磁性体材料を含む、項目１に記載のシステム。
（項目９）
切除フィールドを決定する方法であって、
電磁エネルギを発生するように構成された電源と電源に結合されたエネルギアプリケータとを提供するステップであって、該エネルギアプリケータは、組織に挿入され、標的ボリュームに電磁エネルギを提供するように構成されている、ステップと、
組織を画像化装置内に配置し、一様の磁場および少なくとも１つの変動磁場を該組織の周辺に発生させるステップと、
該エネルギアプリケータを通じた該標的ボリュームへのトレースＲＦパルスと、該少なくとも１つの変動磁場を有する励起ＲＦパルスとを、同時に供給するステップと、
該電源によって供給される該トレースＲＦパルスに応答して、該標的ボリューム内の切除フィールドの画像を取得するステップと
を含む、方法。
（項目１０）
上記電源および上記画像化装置に結合されたインターフェース制御装置を通じて該電源および該画像化装置の動作を同調させるステップをさらに含み、該インターフェース制御装置は、上記トレースＲＦパルスと上記励起ＲＦパルスとの同時印加を提供するように構成されている、項目９に記載の方法。
（項目１１）
上記トレースＲＦパルスを供給する上記ステップは、上記標的ボリュームの原子を歳差運動させるステップをさらに含む、項目９に記載の方法。
（項目１２）
上記エネルギアプリケータのエネルギ付与特性のうちの少なくとも１つ、および磁場特性のうちの少なくとも１つを、上記電源および上記画像化装置に結合された制御システムに取り込むステップと、
該電源および該画像化装置の動作を、該エネルギアプリケータのエネルギ付与特性のうちの少なくとも１つ、および磁場特性のうちの少なくとも１つに基づいて自動的に調整するステップと
をさらに含む、項目９に記載の方法。
（項目１３）
ディスプレイ上に、上記標的ボリュームと異なるコントラストを有する上記切除フィールドの上記画像を出力するステップをさらに含む、項目９に記載の方法。
（項目１４）
上記切除フィールドの上記画像は、三次元である、項目１３に記載の方法。
（項目１５）
切除フィールドを決定するシステムであって、
電磁エネルギを発生するように構成された電源と、
該電源に結合されたエネルギアプリケータであって、組織に挿入され、標的ボリュームへ電磁エネルギを提供するように構成されたエネルギアプリケータと、
一様の磁場および少なくとも１つの変動磁場を該組織の周辺に発生するように構成されたＭＲＩシステムであって、該ＭＲＩシステムによって発生された励起ＲＦパルスおよび該少なくとも１つの変動磁場と同時に、該電源によって該エネルギアプリケータを通じて該標的ボリュームへ供給されるトレースＲＦパルスに応答して、該標的ボリューム内の切除フィールドの画像を取得する、ＭＲＩシステムと、
該電源および該ＭＲＩシステムに結合され、それらの動作を同調させ、該トレースＲＦパルスと該励起ＲＦパルスとの同時印加を提供するように構成されたインターフェース制御装置と
を備えている、システム。
（項目１６）
上記トレースＲＦパルスは、上記標的ボリュームの原子を歳差運動させるように適合されている、項目１５に記載のシステム。
（項目１７）
上記電源および上記ＭＲＩシステムに結合され、上記エネルギアプリケータのエネルギ付与特性のうちの少なくとも１つ、および磁場特性のうちの少なくとも１つに基づいて、それらの動作を自動的に調整するように構成された制御システムをさらに備えている、項目１５に記載のシステム。
（項目１８）
上記制御システムに結合されたディスプレイをさらに備え、該ディスプレイは、上記標的ボリュームと異なるコントラストを有する上記切除フィールドの上記画像を出力するように適合され、該切除フィールドの該画像は、三次元である、項目１７に記載のシステム。
（項目１９）
上記電源は、マイクロ波発振器および電気外科的ジェネレータから成る群から選択される、項目１５に記載のシステム。
（項目２０）
上記エネルギアプリケータは、非磁性体材料を含む、項目１５に記載のシステム。
（項目１）
切除フィールドを決定するシステムであって、
電磁エネルギを発生するように構成された電源と、
電源に結合されたエネルギアプリケータであって、組織に挿入され、標的ボリュームまで電磁エネルギを提供するように構成されたエネルギアプリケータと、
該組織の周辺に、一様の磁場および少なくとも１つの変動磁場を発生するように構成された画像化装置であって、
該画像化装置は、該画像化装置によって発生された励起ＲＦパルスおよび該少なくとも１つの変動磁場と同時に、該電源によって該エネルギアプリケータを通じて該標的ボリュームに供給されるトレースＲＦパルスに応答して、該標的ボリューム内の切除フィールドの画像を取得するようにさらに構成されている、画像化装置と
を備えている、システム。
（項目２）
上記電源および上記画像化装置に結合され、それらの動作を同調させ、上記トレースＲＦパルスおよび上記励起ＲＦパルスの同時印加を提供するように構成されたインターフェース制御装置をさらに備えている、項目１に記載のシステム。
（項目３）
上記画像化装置は、ＭＲＩシステムである、項目１に記載のシステム。
（項目４）
上記トレースＲＦパルスは、上記標的ボリュームの原子を歳差運動させるように適合されている、項目３に記載のシステム。
（項目５）
上記電源および上記画像化装置に結合され、上記エネルギアプリケータのエネルギ付与特性のうちの少なくとも１つ、および磁場特性のうちの少なくとも１つに基づいて、それらの動作を自動的に調整するように構成された制御システムをさらに備えている、項目１に記載のシステム。
（項目６）
上記制御システムに結合されたディスプレイをさらに備え、該ディスプレイは、
上記標的ボリュームと異なるコントラストを有する上記切除フィールドの上記画像を出力するように適合されている、項目５に記載のシステム。
（項目７）
上記切除フィールドの上記画像は、三次元である、項目６に記載のシステム。
（項目８）
上記エネルギアプリケータは、非磁性体材料を含む、項目１に記載のシステム。
（項目９）
切除フィールドを決定する方法であって、
電磁エネルギを発生するように構成された電源と電源に結合されたエネルギアプリケータとを提供するステップであって、該エネルギアプリケータは、組織に挿入され、標的ボリュームに電磁エネルギを提供するように構成されている、ステップと、
組織を画像化装置内に配置し、一様の磁場および少なくとも１つの変動磁場を該組織の周辺に発生させるステップと、
該エネルギアプリケータを通じた該標的ボリュームへのトレースＲＦパルスと、該少なくとも１つの変動磁場を有する励起ＲＦパルスとを、同時に供給するステップと、
該電源によって供給される該トレースＲＦパルスに応答して、該標的ボリューム内の切除フィールドの画像を取得するステップと
を含む、方法。
（項目１０）
上記電源および上記画像化装置に結合されたインターフェース制御装置を通じて該電源および該画像化装置の動作を同調させるステップをさらに含み、該インターフェース制御装置は、上記トレースＲＦパルスと上記励起ＲＦパルスとの同時印加を提供するように構成されている、項目９に記載の方法。
（項目１１）
上記トレースＲＦパルスを供給する上記ステップは、上記標的ボリュームの原子を歳差運動させるステップをさらに含む、項目９に記載の方法。
（項目１２）
上記エネルギアプリケータのエネルギ付与特性のうちの少なくとも１つ、および磁場特性のうちの少なくとも１つを、上記電源および上記画像化装置に結合された制御システムに取り込むステップと、
該電源および該画像化装置の動作を、該エネルギアプリケータのエネルギ付与特性のうちの少なくとも１つ、および磁場特性のうちの少なくとも１つに基づいて自動的に調整するステップと
をさらに含む、項目９に記載の方法。
（項目１３）
ディスプレイ上に、上記標的ボリュームと異なるコントラストを有する上記切除フィールドの上記画像を出力するステップをさらに含む、項目９に記載の方法。
（項目１４）
上記切除フィールドの上記画像は、三次元である、項目１３に記載の方法。
（項目１５）
切除フィールドを決定するシステムであって、
電磁エネルギを発生するように構成された電源と、
該電源に結合されたエネルギアプリケータであって、組織に挿入され、標的ボリュームへ電磁エネルギを提供するように構成されたエネルギアプリケータと、
一様の磁場および少なくとも１つの変動磁場を該組織の周辺に発生するように構成されたＭＲＩシステムであって、該ＭＲＩシステムによって発生された励起ＲＦパルスおよび該少なくとも１つの変動磁場と同時に、該電源によって該エネルギアプリケータを通じて該標的ボリュームへ供給されるトレースＲＦパルスに応答して、該標的ボリューム内の切除フィールドの画像を取得する、ＭＲＩシステムと、
該電源および該ＭＲＩシステムに結合され、それらの動作を同調させ、該トレースＲＦパルスと該励起ＲＦパルスとの同時印加を提供するように構成されたインターフェース制御装置と
を備えている、システム。
（項目１６）
上記トレースＲＦパルスは、上記標的ボリュームの原子を歳差運動させるように適合されている、項目１５に記載のシステム。
（項目１７）
上記電源および上記ＭＲＩシステムに結合され、上記エネルギアプリケータのエネルギ付与特性のうちの少なくとも１つ、および磁場特性のうちの少なくとも１つに基づいて、それらの動作を自動的に調整するように構成された制御システムをさらに備えている、項目１５に記載のシステム。
（項目１８）
上記制御システムに結合されたディスプレイをさらに備え、該ディスプレイは、上記標的ボリュームと異なるコントラストを有する上記切除フィールドの上記画像を出力するように適合され、該切除フィールドの該画像は、三次元である、項目１７に記載のシステム。
（項目１９）
上記電源は、マイクロ波発振器および電気外科的ジェネレータから成る群から選択される、項目１５に記載のシステム。
（項目２０）
上記エネルギアプリケータは、非磁性体材料を含む、項目１５に記載のシステム。
（摘要）
切除フィールドを決定するシステムが開示される。本システムは、電磁エネルギを発生するように構成された電源と、電源に結合されたエネルギアプリケータとを含む。エネルギアプリケータは、組織に挿入され、標的ボリュームへ電磁エネルギを提供するように構成される。本システムはまた、一様の磁場および少なくとも１つの変動磁場を組織の周辺に発生するように構成された画像化装置を含む。画像化装置は、画像化装置によって発生された励起ＲＦパルスおよび少なくとも１つの変動磁場と同時に、エネルギアプリケータを通じて前記電源によって標的ボリュームへ供給されるトレースＲＦパルスに応答して標的ボリューム内の切除フィールドの画像を取得する。
切除フィールドを決定するシステムが開示される。本システムは、電磁エネルギを発生するように構成された電源と、電源に結合されたエネルギアプリケータとを含む。エネルギアプリケータは、組織に挿入され、標的ボリュームへ電磁エネルギを提供するように構成される。本システムはまた、一様の磁場および少なくとも１つの変動磁場を組織の周辺に発生するように構成された画像化装置を含む。画像化装置は、画像化装置によって発生された励起ＲＦパルスおよび少なくとも１つの変動磁場と同時に、エネルギアプリケータを通じて前記電源によって標的ボリュームへ供給されるトレースＲＦパルスに応答して標的ボリューム内の切除フィールドの画像を取得する。
本開示の種々の実施形態は、以下の図面を参照して記載される。
本開示の特定の実施形態は、以下に添付の図面を参照して記載される。以下の記載において、周知の機能または構造は、不必要な詳細において本開示を不明瞭にすることを回避するために詳細に記載されない。
本開示は、電磁エネルギの印加によって生成される、ラジオ周波（「ＲＦ」）およびマイクロ波エネルギなどの切除フィールドを決定するためのシステムおよび方法を提供する。本システムは、電磁エネルギアプリケータ（例えば、高ＲＦ電極およびマイクロ波アンテナ）と同調して連動する磁気画像化装置および／または電子画像化装置を含む。画像化装置は、磁場内の反対スピンの原子をまず対にすることにより、標的組織の画像を取得する。本システムは、次に治療的エネルギの印加に先立って、アプリケータを通じて画像化装置の磁場を操作することにより、切除フィールドの画像を発生する。具体的には、トレーサパルスがエネルギアプリケータを通じて伝送され、これは対でない原子の整列をずらす。整列をずらされた対でない原子から放出されたエネルギは、次に潜在的切除フィールドとして画像化装置によって記録される。
図１を参照して、切除フィールドを決定するためのシステム１０を示す。システム１０は、組織サンプルまたはそこに置かれた患者「Ｐ」の画像を取得するために適切な、磁気共鳴映像（「ＭＲＩ」）システム１２などの画像化装置を含む。当業者であれば、画像化装置１２は、患者への種々の程度のアクセスを提供する、「開」または「閉」構造であってもよいことを理解するであろう。
ＭＲＩシステム１２は、静磁場、ＲＦ送信機および受信機、および複数の直交の、制御可能な磁気勾配を利用する。より具体的には、ＭＲＩシステム１２は、強力な、一様の磁場を発生し、その磁場に患者「Ｐ」が設置される。磁場下では、得られるゼロでないスピンを有する水中または脂質中の水素原子核等の原子核のスピンが特定の態様で配列する。具体的には、水素原子の原子核は、所謂「シンプルハーフスピン」を有し、したがって磁場に平行または非平行に整列する。大部分の原子は、逆のスピンを持つ対になるパートナーを有し、したがって相殺される。いくつかの水素原子は対にならず、ＲＦパルスを対象物に通すことにより、画像成分として使用される。
対象物の所望の画像を取得するため、直交磁気勾配および励起ＲＦパルスが印加され、これらはその部分の所望のスライスを提供する。ＭＲＩシステム１２は、勾配磁石（明示せず）を制御して局在磁場を発生させるＭＲＩフィールドコントローラ１４に結合される。同時に、勾配磁石とともに、画定された帯域の励起ＲＦパルスが、ＲＦによって印加される。ＲＦパルスは対でない原子を異なる方向へ歳差運動させる。ＲＦパルスが停止されると、整列をずらされた水素原子は元の方向に戻り、ＲＦ受信機によって記録される爆発的なエネルギを放出する。記録されたエネルギは次に標的組織の画像を取得するために分析される。
それぞれの特定の組織型は、スピンの変化が所定の磁場下で起こる指定の周波数ラムール（Ｌａｍｏｕｒ）周波数を有する。腫瘍や病的組織は、正常な、健全な組織とは異なるラムール周波数を有する。このラムール周波数における違いは、画像において異なるスピン方向が異なるコントラストの部分を生成するため、腫瘍の視覚的検出を可能にする（例えば、腫瘍および病的組織は、正常組織と異なる陰影および／または色を有する）。
システム１０はまた、切除アプリケータ１６を含み、これは、電磁エネルギ（例えば、高い周波数のＲＦエネルギ、マイクロ波等）を組織に付与するために適切なあらゆる種類のアプリケータであってもよい。一実施形態において、アプリケータ１６は、図２により詳細に示す電気外科的電極またはマイクロ波アンテナであってもよい。アプリケータ１６は、絶縁シャフト２０および導電性の先端２２を含んでもよい。マイクロ波エネルギが印加される一実施形態において、アプリケータ１６は非導電性の先端を含んでもよい。
アプリケータ１６は、先端２２が、例えば、患者「Ｐ」の体内の癌性の腫瘍または他の組織構造等の、標的ボリューム２４の近傍にあるように、患者の体内に設置されるように構成される（図２に明示せず）。２６によって概略的に説明されるハブまたは結合コネクタ要素は、アプリケータ１６を電源（例えば、ジェネレータ２８）、か、または他の適切な手術用機器（例えば、冷却サプライ）に接続する、差込み口、ホース、ポート等のあらゆる適切な種類の結合デバイスであってもよい。アプリケータ１６（例えば、その構成要素）は、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ （ＡＳＴＭ） Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ：Ｆ ２５０３−０５に定義されるように、安全磁気共鳴材料（例えば、非導電性および非磁性体）および条件付き磁気共鳴材料（例えば、特定の使用条件による特定のＭＲＩ環境において、既知の危険を示さない）等のＭＲＩ適合材料から形成されてもよい。微量の磁気材料であっても偽の画像アーチファクトを招き、可視性や患者の体内のアプリケータ１６の正確な配向を制限する可能性がある。
図１に戻り、一実施形態において、ジェネレータ２８は、マイクロ波エネルギを発生するためのマグネトロンを有するマイクロ波発振器であってもよい。マイクロ波エネルギは、絶縁部材によって分離される内部導体および外部導体を有する同軸ケーブルを通じてアプリケータ１６に伝送されてもよい。別の実施形態において、ジェネレータ２８は、高い周波数のＡＣエネルギを発生するためのＲＦ出力ステージを有する電気外科的ジェネレータであってもよい。ジェネレータ２８は、組織切除手技を含む単極および双極の電気外科的手技を施すために適切な電気外科的エネルギを提供してもよい。ジェネレータ２８は、種々の電気外科的機器（例えば、単極能動電極、戻り電極、双極電気外科的鉗子、足踏みスイッチ等）とインターフェースするために複数の出力口を含んでもよい。さらに、ジェネレータ２８は、種々の電気外科的モード（例えば、切断、混合、分割等）および手技（例えば、単極、双極、血管密閉、組織切除）に特に適切な無線周波数パワーを発生するように構成される適切な電子回路を含んでもよい。
システム１０はまた、ジェネレータ２８に結合される制御システム３０を含み、これは電力、電流、電圧、エネルギ、時間、インピーダンス等の入力パラメータを、ジェネレータ２８に提供するように構成される、コンピュータ、マイクロプロセッサ、または電気機械的デバイス等であってもよい。制御システム３０は、これらの変数のうちの１つ以上に基づいてジェネレータ２８の出力応答を変調し、減速し、または監視する。
一実施形態において、制御システム３０は、アプリケータ１０のエネルギ付与特性、磁場特性等の種々の動作パラメータを格納する。これは、制御システム３０がジェネレータ２８およびＭＲＩフィールドコントローラ１４の動作パラメータを調節することを可能にする。
制御システム３０はまた、ＭＲＩシステム１２に結合され、そこから画像データを受信するように構成される。データは制御システム３０内に格納されてもよく、手技に先立って、その途中およびその後に、外科医が患者の生体構造および病理を実質的に視覚化できるように、病的および正常な、一連の生データ、スライス、再生スライス、三次元レンダリング、「スライスアンドダイス」三次元または二次元レンダリング、コンターで表されたまたはセグメント化された解剖学的構造、カラーレンダリング、分化された構造として表されてもよい。
制御システム３０はまた、標的ボリューム２４に関してアプリケータ１６の切除フィールド３４（図２）等の画像データを出力するために、画面３２に結合されてもよい。切除フィールド３４は、下記でより詳細に検討されるように、ＭＲＩシステム１２によって取得される。画面３２はまた、アプリケータ１６の事前に計画されたパスを、特定のスライス、または三次元局面のボリューム測定レンダリングの再生スライス面（明示せず）で示すように構成されてもよく、また電極の先端の周辺に切除ボリュームの事前計画または計算を表す、等温面または交差面または等温線（明示せず）を示すように構成されてもよい。画面３２はまた、ビュー、スライス、または再生スライス、およびその内部にアプリケータ１６の患者の生体構造への接近を表して、例えば腫瘍などのその画像上に表示され得る標的ボリュームを達成するための事前または実際の計画、あるいは熱手術後のパスを示すように構成されてもよい。
システム１０はまた、ジェネレータ２８およびＭＲＩフィールドコントローラ１４に結合されるインターフェース制御装置３６を含む。インターフェース制御装置３６は、ジェネレータ２８およびＭＲＩフィールドコントローラ１４の動作を同調させ、切除フィールドを取得する。インターフェース制御装置３６およびシステム１０の他の構成要素の動作は、図３を参照してより詳細に記載される。
図３は、本開示の一実施形態によるシステム１０を使用して切除フィールド３４を決定するための方法を説明する。ステップ１００において、ユーザはジェネレータ２８およびＭＲＩシステム１２を設定する。アプリケータ１６の磁場特性およびエネルギ付与特性は、制御システム３０内に取り込まれる。それぞれのアプリケータ１６は、その構成要素および材料に基づく一意的な特性を有する。アプリケータ１６の特性を制御システム３０に入力することにより、アプリケータ１６によって発現した磁場はより予測可能となることができる。ＭＲＩはラムール周波数を利用して異なるコントラストの部分を得られる画像上に発生するので、アプリケータ１６の予測可能な磁場を提供することは、切除フィールド３４の予測のための試験される組織のラムール周波数の利用を可能にする。
ステップ１０２において、アプリケータ１６は、アプリケータ１６が標的ボリューム２４に位置決めされるまで、組織ボリューム内に挿入される。これは、実時間または事前に記録されたデータを有する種々の画像化手段を使用して、アプリケータ１６を部位に誘導することによって達成されることができる。ＭＲＩシステム１２は、事前に記録された画像データを提供するために使用されてもよい。一実施形態において、ＣＴスキャンが使用されてもよい。さらに、超音波がアプリケータ１６の誘導のために使用されてもよい。画像データは、アプリケータ１６が標的ボリューム２４内に挿入されるにつれて、画面３２上に表示されてもよい。
ステップ１０４において、ＭＲＩシステム１２は起動され、主磁石による安定した一様の磁場が組織サンプル（例えば、標的ボリューム２４およびアプリケータ１６）の周辺に発生する。安定した磁場が発生すると、原子（例えば、水素原子核）の大多数のスピンが平行に並び、互いに相殺してＭＲＩシステム１２は標的ボリューム２４および切除フィールド３４のスライド画像を画面３２に提供する準備が整う。
ステップ１０６において、インターフェース制御装置３６は、ＭＲＩフィールドコントローラ１４に信号を出して、勾配磁石により標的ボリューム２４に１つ以上の変動磁場を発生させ、標的ボリューム２４を取り巻く組織に励起ＲＦパルスを伝送させる。励起ＲＦパルスは、原子に歳差運動させ、ＭＲＩシステム１２が組織の画像をとらえることを可能にする。
ステップ１０８において、インターフェース制御装置３６は、ジェネレータ２８に信号を出して、ＭＲＩシステム１２が変動磁場および励起ＲＦパルスを発生するのと同時に、トレースＲＦパルスを発生させる。インターフェース制御装置３６は、ジェネレータ２８およびＭＲＩシステム１２の動作を同調させ、トレース信号が変動磁場および励起ＲＦパルスの印加と同時に組織部位に伝送されることを可能にする。
トレーサパルスは、従来のＲＦおよび／またはマイクロ波切除信号よりも低電力であり、標的ボリューム２４にいかなる物理的影響（例えば、乾燥）も与えないように設計される。さらに、一実施形態において、トレーサパルスは、トレーサパルスがアプリケータ１６の周辺の陽子に、これらをスピンさせたり、または異なる方向に歳差運動させたりするために必要なエネルギを吸収させることができるように、標的ボリューム２４の組織のラムール周波数と実質的に合致する周波数を有する。トレーサパルスはアプリケータ１６の周辺に局在するため、影響を受ける原子は、実際の切除パルスがそこに印加される場合に影響を受けるものと実質的に同一の原子である。言い換えると、トレーサパルスの伝播が、切除フィールド３４と実質的に同一の部分で原子を歳差運動させ、切除フィールド３４の推定を可能にする。トレーサパルスは、ＭＲＩシステム１２のＲＦ送信機ではなくアプリケータ１６を通して印加されるため、パルスの中心が標的ボリューム２４内にあるので、得られる切除フィールド３４の推定は、より正確である。
ステップ１１０において、ＭＲＩシステム１２は、トレーサパルスにより歳差運動された原子によって放出されるエネルギに基づいて、標的ボリューム２４の画像を取得する。組織の異なるラムール周波数および調査されている組織内の局所磁場の変化、すなわち励起およびトレースＲＦパルスによって、ＭＲＩシステム１２は切除フィールド３４を有する標的ボリューム２４の画像を取得する。正常組織および病的組織は、わずかな変化に違って反応するため、異なるレベルのエネルギを放出する。これらの種々のエネルギ信号は次に、画像に伝送され、標的ボリューム２４と切除フィールド３４とは、互いにおよび周辺の組織とコントラストが異なる。一実施形態において、切除フィールド３４の三次元の描写は、ユーザがその描写内で回転やズームを可能にするように表示される。
一実施形態において、組織サンプルの複数個のスライスは、標的ボリューム２４に関する切除フィールド３４のよりよい視覚化を提供するように獲得される。この場合、インターフェース制御装置３６はジェネレータ２８に信号を出して、トレース信号ＲＦパルスを発生させ、ＭＲＩフィールドコントローラ１４に対応する磁場を複数回提供させる。
ステップ１１２において、画像の評価が完了すると、インターフェース制御装置３６は、ＭＲＩシステム１２および磁石によって発生した磁場を停止する。インターフェース制御装置３６はその後、ジェネレータ２８に信号を出し、治療的エネルギの組織への印加が開始され得る。これはＭＲＩシステム１２の高度の感受性のために、ＭＲＩのスキャン処理中のエネルギの不慮の印加を防ぐ。
種々の組織のタイプは、ＲＦパルスの伝播に影響を与える異なる組織特性（例えば、インピーダンス、誘電率）を有する。トレースパルスを組織に印加し、ＭＲＩへの得られる効果をキャプチャすることにより、ＲＦパルスと組織特性との間の相関関係が提供される。種々の特性を持つ組織への信号の付与は、研究により組織エネルギ吸収特性と相関されることができる、勾配における強度の変更をもたらす。
システム１０は、原子スピンを調整するための適応がなされたＲＦおよびマイクロ波エネルギ送達システムの両方に使用されることができる。より具体的には、電気外科的ＲＦシステムを使用する際、スピンは歳差運動スピンに対する変化を強めることによって制御されることができる。マイクロ波切除システムにおいては、同軸ケーブル下方の電流波の伝播から得られる横断磁場が、より低い電力設定において使用され得、これにより画像に対する増加した変更を出現させる。
数個の本開示の実施形態が図面に示され、および／または検討されたが、これは本開示がそれに限定されるように意図されるものではなく、本開示が技術の許容する限り広範囲であり、明細書もまた同様に読み取られる。したがって、上記の記載は制限するものと解釈されず、単に特定の実施形態の例証にすぎない。当業者であれば、本願に添付の請求項の精神および範囲内で他の変形形態を想定することができる。
Claims (8)
- 切除フィールドを決定するシステムであって、該システムは、
電磁エネルギを生成するように構成された電源と、
該電源に結合されたエネルギアプリケータであって、組織に挿入され、標的ボリュームまで電磁エネルギを提供するように構成されたエネルギアプリケータと、
該組織の周辺に、一様の磁場および少なくとも１つの変動磁場を生成するように構成された画像化装置であって、該画像化装置は、該画像化装置によって生成された励起ＲＦパルスおよび該少なくとも１つの変動磁場と同時に、該電源によって該エネルギアプリケータを通じて該標的ボリュームに供給される、組織を切除しない十分に低いエネルギでのトレースＲＦパルスに応答して、該標的ボリューム内の模擬の切除フィールドの画像を取得するようにさらに構成されている、画像化装置と
を備えている、システム。 - 前記電源および前記画像化装置に結合され、該電源および該画像化装置の動作を同調させることにより、前記トレースＲＦパルスおよび前記励起ＲＦパルスの同時印加を提供するように構成されたインターフェース制御装置をさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
- 前記画像化装置は、ＭＲＩシステムである、請求項１に記載のシステム。
- 前記トレースＲＦパルスは、前記標的ボリュームの原子を歳差運動させるように適合されている、請求項３に記載のシステム。
- 前記電源および前記画像化装置に結合され、前記エネルギアプリケータのエネルギ付与特性のうちの少なくとも１つおよび該エネルギアプリケータの磁場特性のうちの少なくとも１つに基づいて、該電源および該画像化装置の動作を自動的に調整するように構成された制御システムをさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
- 前記制御システムに結合されたディスプレイをさらに備え、該ディスプレイは、前記標的ボリュームと異なるコントラストを有する前記模擬の切除フィールドの前記画像を出力するように適合されている、請求項５に記載のシステム。
- 前記模擬の切除フィールドの前記画像は、三次元である、請求項６に記載のシステム。
- 前記エネルギアプリケータは、非磁性体材料を含む、請求項１に記載のシステム。
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