JP5489282B2 - 二次周波数を使用する組織インピーダンス測定 - Google Patents

二次周波数を使用する組織インピーダンス測定 Download PDF

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Description

（１．技術分野）
本開示は、概して、マイクロ波アンテナを有するマイクロ波外科用デバイスを利用するマイクロ波切除処置に関し、このマイクロ波アンテナは、疾患の診断および治療のために組織に直接挿入され得る。より具体的には、本開示は、マイクロ波切除処置の間に、組織インピーダンスを測定することに関する。
（２．関連技術の背景）
癌のような疾患の治療において、特定のタイプの癌細胞は上昇した温度（健康な細胞に対して通常は有害な温度よりも僅かに低い）において変性することが見出されている。概して温熱療法として公知である、これらのタイプの治療は、一般的に、隣接する健康な細胞を、回復不能の細胞破壊が生じない、より低い温度に維持しながら、疾患の細胞を４１℃よりも高い温度に加熱するために電磁放射を利用する。組織を加熱するために電磁放射を利用する他の処置は、組織の切除および凝固をまた含む。例えば月経過多に対して実行される処置のような、そのようなマイクロ波切除処置は、標的組織を切除あるいは凝固して、組織を変性するかあるいは殺すために一般になされる。電磁放射療法を利用する多くの処置および多くのタイプのデバイスが、当該分野では公知である。そのようなマイクロ波療法は、組織、ならびに、前立腺、心臓、肝臓、肺、腎臓、および胸部のような器官の治療において一般に使用される。
１つの非侵襲性処置は、概して、マイクロ波エネルギーの使用を介した皮膚の下にある組織（例えば、腫瘍）の治療を含む。マイクロ波エネルギーは、非侵襲的に皮膚を貫通し、下にある組織に到達する。しかしながら、この非侵襲性処置は、所望でない健康な組織の加熱をもたらし得る。従って、マイクロ波エネルギーの非侵襲性の使用は、多くの量の制御を必要とする。
現在、例えば、単極、双極、およびヘリカル状である、いくつかのタイプのマイクロ波プローブが使用されている。１つのタイプは、単極アンテナプローブであり、プローブの端に露出された単一の細長いマイクロ波コンダクタからなる。プローブは、一般的に、誘電体スリーブによって囲まれている。一般的に使用される第２のタイプのマイクロ波プローブは、双極アンテナであり、この双極アンテナは、内側コンダクタと、内側コンダクタの一部分を分離する誘電接合を有する外側コンダクタとを有する同軸構成からなる。内側コンダクタは、第１の双極放射部分に対応する部分に結合され得、外側コンダクタの一部分は、第２の双極放射部分に結合され得る。双極放射部分は、１つの放射部分が誘電接合の近位に配置され、他の部分が、誘電接合の遠位に配置されるように得る。単極および双極アンテナプローブにおいて、マイクロ波エネルギーは、概して、コンダクタの軸から垂直に放射する。
一般的なマイクロ波アンテナは、長く薄い内側コンダクタを有し、この内側コンダクタはプローブの軸に沿って延び、誘電体材料によって囲まれており、外側コンダクタも、また、プローブの軸に沿って延びるように、誘電体材料の周りの外側コンダクタによってさらに囲まれている。効率的な外側に向かうエネルギーの放射あるいは加熱を提供するプローブの他の変形において、外側コンダクタの一部分あるいは複数の部分は、選択的に取り除かれ得る。このタイプの構造は、一般に、「漏洩導波管」、あるいは、「漏洩同軸」アンテナといわれる。マイクロ波プローブの他の変形は、へリックスのような、均一な螺旋パターンにおいて形成される先端を有することを含み、効率的な放射のために、必要な構成を提供する。この変形は、例えば軸に垂直な方向に、前方方向に（つまり、アンテナの遠位端に向けて）、あるいは、それらの組み合わせなどの、特定の方向にエネルギーを向けるために使用され得る。
侵襲性処置およびデバイスが、開発されてきており、マイクロ波アンテナプローブが、通常の本体オリフィスを介して治療の点に直接的に挿入され得るか、あるいは経皮的に挿入され得る。そのような侵襲性処置およびデバイスは、治療されている組織のより良好な温度制御を、可能性として提供する。変性する悪性の細胞に対して必要な温度と、健康な細胞に対して有害な温度との間の小さな差が原因で、加熱が治療されるべき組織に限られるような、公知の加熱パターンおよび予測可能な温度の制御が重要である。例えば、約４１．５℃の温度の閾値における温熱治療は、概して、細胞の大部分の悪性の成長には、少しの効果しか有さない。しかしながら、約４３℃から４５℃の範囲よりも上に僅かに上昇した温度において、大部分のタイプの正常細胞に対する熱損傷が、定常的に観測されている。従って、健康な組織においてこれらの温度を超えないように、大きな注意が払われなければならない。
組織切除の場合、約５００ＭＨｚから約１０ＧＨｚの範囲の高い無線周波数の電流が、標的組織部位に印加されて、特定の大きさと形状とを有し得る切除体積を生成する。切除体積は、アンテナ設計、アンテナ性能、アンテナインピーダンスおよび組織インピーダンスに相関される。特定のタイプの組織切除処置は、所望の外科成果を達成するために、特定の切除体積を要求し得る。例として、そして限定なしに、脊髄切除処置は、より長い、より狭い切除体積を必要とし、それに対して、前立腺切除処置においては、より球形の切除体積が必要とされ得る。
マイクロ波切除デバイスは、熱電対を利用して、切除が完了したときを決定する。熱電対が閾値温度に到達したとき、切除処置は完了する。組織インピーダンスが、また、切除処置が完了したときを決定するために使用され得る。切除された組織は、非導電性の乾燥した組織が原因で、電気信号を遮るので、組織インピーダンスは、切除処置が完了するときを決定し得る。エネルギーの適用の間に、組織に印加された電流および電圧が、測定され、インピーダンスを計算するために使用され得、計算されたインピーダンスが格納される。インピーダンスの関数に基づいて、切除処置が完了したか否かが決定される。
切除処置の間、ただ１つのアンテナが使用される場合、組織インピーダンスの変化を決定する容易な方法はない。組織インピーダンスの変化を決定することが不可能であることは、エネルギーをアンテナに送達するために使用される同軸ケーブルにおける損失に起因する。同軸ケーブルは、組織インピーダンスの決定に使用され得る、アンテナからの任意の反射を測定することを困難にさせる。
さらに、アンテナは、改良された切除体積および形状を提供するために、冷却剤を使用し得る。任意の適切な媒体が、脱イオン化水、滅菌水、あるいは食塩水のような、冷却剤として使用され得る。冷却剤は、アンテナプローブと組織との間の改良されたインピーダンス整合を提供し得る誘電性の特性を有し得る。インピーダンス整合は、電力移送を最大にして負荷からの反射を最小にするために、プローブインピーダンスを組織インピーダンスに設定することを実行することである。最小化された反射に起因して、水あるいは誘電体のバッファ冷却されたアンテナが使用される場合、組織インピーダンスの変化は測定され得ない。
（概要）
本開示はマイクロ波切除システムを提供する。マイクロ波切除は、第１のエネルギー供給源と、第２のエネルギー供給源と、ダイプレクサとを含む発生器を含み、該ダイプレクサは、第１のエネルギー供給源からの第１のエネルギーと第２のエネルギー供給源からの第２のエネルギーを多重化するように動作可能である。中央コンダクタと外側シースとを含むケーブルが、また提供される。多重化されたエネルギーは、中央コンダクタを通って伝送される。また、多重化されたエネルギーを中央コンダクタから受信し、多重化されたエネルギーを組織の領域に送達するように動作可能なアンテナが提供される。外側シースは、第２のエネルギー供給源への第２のエネルギーの戻り経路として動作する。センサがまた提供され、センサは、第２のエネルギー供給源によって生成された第２のエネルギー、および、組織の領域から戻る第２のエネルギーの少なくとも１つのパラメータを測定する。
本開示は、また他のマイクロ波切除システムを提供する。マイクロ波切除システムは、第１のエネルギー供給源と、第２のエネルギー供給源と、ダイプレクサとを含む発生器を含み、該ダイプレクサは、第１のエネルギー供給源からの第１のエネルギーと第２のエネルギー供給源からの第２のエネルギーを多重化するように動作可能である。中央コンダクタと外側シースとを含むケーブルが、また提供される。多重化されたエネルギーは、中央コンダクタを通って伝送される。また、多重化されたエネルギーを中央コンダクタから受信し、多重化されたエネルギーを組織の領域に送達するように動作可能なアンテナが提供される。加えて、アンテナから出力された第２のエネルギーを受信するように動作可能な戻り経路が提供される。戻りパッドは、第２のエネルギーを第２のエネルギー供給源に伝送する。該第２のエネルギー供給源によって生成された該第２のエネルギー供給源によって生成された第２のエネルギー、および、該戻りパッドから戻る第２のエネルギーの少なくとも１つのパラメータを測定するセンサもまた、提供される。
本開示は、また、マイクロ波エネルギーを使用して組織を切除する方法をまた提供する。この方法は、マイクロ波エネルギーを生成することと、無線周波数（ＲＦ）エネルギーを生成することと、マイクロ波エネルギーとＲＦエネルギーとを多重化することと、多重化されたエネルギーを組織領域に出力することとを含む。ＲＦエネルギーは、組織領域から戻され、戻されたＲＦエネルギー、および該組織領域から戻されたＲＦエネルギーの少なくとも１つのパラメータが測定される。測定されたパラメータに基づいて、生成されるマイクロ波エネルギーのレベルが制御される。
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
（項目１）
マイクロ波切除システムであって、
第１のエネルギー供給源と、第２のエネルギー供給源と、ダイプレクサとを含む発生器であって、該ダイプレクサは、該第１のエネルギー供給源からの第１のエネルギーと、該第２のエネルギー供給源からの第２のエネルギーとを多重化するように動作可能である、発生器と、
中央コンダクタと外側シースとを含むケーブルであって、該多重化されたエネルギーは該中央コンダクタを通って伝送されている、ケーブルと、
該多重化されたエネルギーを該中央コンダクタから受け取り、該多重化されたエネルギーを組織の領域に送達するように動作可能であるアンテナであって、該外側シースは該第２のエネルギーの該第２のエネルギー供給源への戻り経路として動作する、アンテナと、
該第２のエネルギー供給源によって生成された該第２のエネルギー、および、該組織の領域から戻された該第２のエネルギーのうちの少なくとも１つのパラメータを測定するように動作可能なセンサと
を備えている、マイクロ波切除システム。
（項目２）
コントローラをさらに含み、該コントローラは、上記センサから上記測定されたパラメータを受信し、該測定されたパラメータに基づいて、上記第１のエネルギー供給源を制御するように動作可能である、項目１に記載のマイクロ波切除システム。
（項目３）
上記測定されたパラメータは、電圧および／または電流であり、上記コントローラは、該電圧および／または電流に基づいて、組織インピーダンスを計算する、上記項目のいずれか１項に記載のマイクロ波切除システム。
（項目４）
上記コントローラは、上記組織インピーダンスに基づいて、上記第１のエネルギー供給源の出力レベルを制御する、上記項目のいずれか１項に記載のマイクロ波切除システム。
（項目５）
上記第１のエネルギー供給源は、マイクロ波発生器であり、上記第１のエネルギーは、マイクロ波エネルギーである、上記項目のいずれか１項に記載のマイクロ波切除システム。
（項目６）
上記第２のエネルギー供給源は、無線周波数（ＲＦ）発生器であり、上記第２のエネルギーは、ＲＦエネルギーである、上記項目のいずれか１項に記載のマイクロ波切除システム。
（項目７）
マイクロ波切除システムであって、
第１のエネルギー供給源と、第２のエネルギー供給源と、ダイプレクサとを含む発生器であって、該ダイプレクサは、該第１のエネルギー供給源からの第１のエネルギーと、該第２のエネルギー供給源からの第２のエネルギーとを多重化するように動作可能である、発生器と、
中央コンダクタと外側シースとを含むケーブルであって、該多重化されたエネルギーは該中央コンダクタを通って伝送されている、ケーブルと、
該多重化されたエネルギーを該中央コンダクタから受け取り、該多重化されたエネルギーを組織の領域に送達するように動作可能であるアンテナと、
該アンテナから出力された該第２のエネルギーを受け取るように動作可能な戻りパッドであって、該戻りパッドは該第２のエネルギーを該第２のエネルギー供給源に伝送する、戻りパッドと、
該第２のエネルギー供給源によって生成された該第２のエネルギー、および、該戻りパッドから戻された該第２のエネルギーのうちの少なくとも１つのパラメータを測定するように動作可能なセンサと
を備えている、マイクロ波切除システム。
（項目８）
コントローラをさらに含み、該コントローラは、上記測定されたパラメータを上記センサから受信するように動作可能であり、該測定されたパラメータに基づいて、上記第１のエネルギー供給源を制御するように動作可能である、上記項目のいずれか１項に記載のマイクロ波切除システム。
（項目９）
上記測定されたパラメータは、電圧、電流および／または位相であり、上記コントローラは、該電圧、電流および／または位相に基づいて、組織インピーダンスを計算する、上記項目のいずれか１項に記載のマイクロ波切除システム。
（項目１０）
上記コントローラは、上記組織インピーダンスに基づいて、上記第１のエネルギー供給源の出力レベルを制御する、上記項目のいずれか１項に記載のマイクロ波切除システム。
（項目１１）
上記第１のエネルギー供給源は、マイクロ波発生器であり、上記第１のエネルギーはマイクロ波エネルギーである、上記項目のいずれか１項に記載のマイクロ波切除システム。
（項目１２）
上記第２のエネルギー供給源は、無線周波数（ＲＦ）発生器であり、上記第２のエネルギーはＲＦエネルギーである、上記項目のいずれか１項に記載のマイクロ波切除システム。
（項目１３）
マイクロ波エネルギーを使用して組織を切除する方法であって、該方法は、
マイクロ波エネルギーを生成するステップと、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーを生成するステップと、
該マイクロ波エネルギーと該ＲＦエネルギーとを多重化し、該多重化されたエネルギーを組織領域に出力するステップと、
該組織領域から戻された該ＲＦエネルギーを受け取るステップと、
該生成されたＲＦエネルギー、および該組織領域から戻された該ＲＦエネルギーのパラメータを測定するステップと、
該測定されたパラメータに基づいて生成されるマイクロ波エネルギーのレベルを制御するステップと
を含む、マイクロ波切除方法。
（項目１４）
上記測定されたパラメータは、電圧、電流および／または位相である、上記項目のいずれか１項に記載のマイクロ波切除方法。
（項目１５）
上記測定された電圧、電流および／または位相に基づいて、組織インピーダンスを計算するステップをさらに含む、上記項目のいずれか１項に記載のマイクロ波切除方法。
（項目１６）
上記生成されたマイクロ波エネルギーのレベルは、上記計算された組織インピーダンスに基づいている、上記項目のいずれか１項に記載のマイクロ波切除方法。
（項目１７）
マイクロ波エネルギーを使用して組織を切除するためのシステムであって、該システムは、
マイクロ波エネルギー発生器と、
無線周波数（ＲＦ）エネルギー発生器と、
該マイクロ波エネルギーと該ＲＦエネルギーとを多重化し、該多重化されたエネルギーを組織領域に出力するための手段と、
該組織領域から戻された該ＲＦエネルギーを受け取るための手段と、
該生成されたＲＦエネルギー、および該組織領域から戻された該ＲＦエネルギーのパラメータを測定するための手段と、
該測定されたパラメータに基づいて生成されるマイクロ波エネルギーのレベルを制御するための手段と
を含む、マイクロ波切除システム。
（項目１８）
上記測定されたパラメータは、電圧、電流および／または位相である、上記項目のいずれか１項に記載のマイクロ波切除システム。
（項目１９）
上記測定された電圧、電流および／または位相に基づいて、組織インピーダンスを計算するための手段をさらに含む、上記項目のいずれか１項に記載のマイクロ波切除システム。
（項目２０）
上記生成されたマイクロ波エネルギーのレベルは、上記計算された組織インピーダンスに基づいている、上記項目のいずれか１項に記載のマイクロ波切除システム。
（摘要）
マイクロ波切除システムは、第１のエネルギー供給源と、第２のエネルギー供給源と、ダイプレクサとを含む発生器を含み、該ダイプレクサは、該第１のエネルギー供給源からの第１のエネルギーと、該第２のエネルギー供給源からの第２のエネルギーとを多重化するように動作可能である。システムは、また、中央コンダクタと外側シースとを含むケーブルを含み、該多重化されたエネルギーは該中央コンダクタを通って伝送されている。さらに、該多重化されたエネルギーを該中央コンダクタから受け取り、該多重化されたエネルギーを組織の領域に送達するように動作可能であるアンテが提供される。該外側シースは該第２のエネルギーの該第２のエネルギー供給源への戻り経路として動作する。該第２のエネルギー供給源によって生成された該第２のエネルギー、および、該組織の領域から戻された該第２のエネルギーのうちの少なくとも１つのパラメータを測定するように動作可能なセンサがまた提供される。
本開示の、上記の局面および他の局面、上記の特徴および他の特徴、ならびに上記の利点および他の利点は、添付の図面と共に、以下の詳細な記述を考慮してさらに明らかになる。
図１は、本開示の実施形態に従った、マイクロ波アンテナアセンブリの変形の代表的な概略図を示す。 図２は、本開示の実施形態に従った、マイクロ波アンテナアセンブリの遠位端の代表的な変形の断面図を示す。 図３は、本開示の実施形態に従った、マイクロ波アンテナアセンブリの近位端の代表的な変形の断面図を示す。 図４Ａ〜図４Ｄは、本開示の実施形態に従った、アセンブリの様々なステージにおけるマイクロ波アンテナの遠位部分の実施形態の斜視図を示す。 図４Ａ〜図４Ｄは、本開示の実施形態に従った、アセンブリの様々なステージにおけるマイクロ波アンテナの遠位部分の実施形態の斜視図を示す。 図４Ａ〜図４Ｄは、本開示の実施形態に従った、アセンブリの様々なステージにおけるマイクロ波アンテナの遠位部分の実施形態の斜視図を示す。 図４Ａ〜図４Ｄは、本開示の実施形態に従った、アセンブリの様々なステージにおけるマイクロ波アンテナの遠位部分の実施形態の斜視図を示す。 図５は、本開示の実施形態に従った、双極ＲＦエネルギー供給源を有するマイクロ波切除システムの概略図である。 図６は、本開示の実施形態に従った、双極ＲＦ戻り経路の図である。 図７は、本開示の実施形態に従った、単極ＲＦエネルギー供給源を有するマイクロ波切除システムの概略図である。 図８は、本開示の実施形態に従った、単極ＲＦ戻り経路の図である。
（詳細な説明）
本開示の特定の実施形態が、添付の図面を参照して以下で記述される。しかしながら、開示される実施形態は、開示の単なる例示であり、様々な形態で具体化され得ることが、理解されるべきである。周知の機能または構造物は、不必要な詳細で本開示をあいまいにすることを避けるために、詳細には記述されない。したがって、本明細書において開示される、特定の構造的な詳細および特定の機能的な詳細は、限定として解釈されるべきではなく、単に、特許請求の範囲に対する根拠として、そして、事実上、適切に詳細に説明されたあらゆる構造において本開示を様々に利用するために、当業者を教示するための代表的な根拠として解釈されるべきである。同様な参照番号は、図面の記述全体を通して、同様な要素または同一の要素を指し得る。
概して、電磁エネルギーは、エネルギーを増加させること、または波長を減少させることによって、無線波、マイクロ波、赤外線、可視光、紫外線、Ｘ線、およびガンマ線に分類される。本明細書において使用される場合、用語「マイクロ波」は、概して、３００メガヘルツ（ＭＨｚ）（３×１０８サイクル／秒）から３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）（３×１０１１サイクル／秒）の周波数範囲の電磁波を指す。本明細書で使用される場合、用語「ＲＦ」は、概して、マイクロ波よりも低い周波数を有する電磁波を指す。句「切除処置」は、概して、任意の切除処置を指し、例えば、マイクロ波切除、またはマイクロ波切除支援の切除術を指す。句「伝送線」は、概して、１つの点から別の点への信号の伝播のために使用され得る任意の伝送媒体を指す。
図１は、本開示の一実施形態に従った、マイクロ波アンテナアセンブリ１００の実施形態を示す。アンテナアセンブリ１００は、放射部分１２を含み、該放射部分１２は、供給線１１０（またはシャフト）によって、ケーブル１５を介してコネクタ１６に接続され、該コネクタ１６は、さらに、アセンブリ１００を電力発生源２８、例えば、マイクロ波発生器またはＲＦ電気外科発生器に接続し得る。示されているように、アセンブリ１００は、双極マイクロ波アンテナアセンブリであるが、他のアンテナアセンブリ、例えば、単極アンテナアセンブリまたは漏洩波アンテナアセンブリがまた、本明細書に述べられる原理を利用し得る。放射部分１２の遠位放射部分１０５は、先細端１２０を含み、該先細端１２０は、先端１２３において終端して、最小の抵抗での組織の中への挿入を可能にする。しかしながら、先細端１２０は、丸まっているか、平坦であるか、正方形であるか、六角形であるか、または円筒円錐（ｃｙｌｉｎｄｒｏｃｏｎｉｃａｌ）形である先端１２３などの他の形状を含み得るが、それらには限定されないことが、理解されるべきである。
絶縁パック１３０は、遠位放射部分１０５と近位放射部分１４０との間に配置される。パック１３０は、任意の適切なプロセスによって、任意の適切なエラストマー誘電体材料、または任意のセラミック誘電体材料から形成され得る。実施形態において、パック１３０は、ポリエーテルブロックアミド（例えば、Ｐｅｂａｘ（登録商標））、ポリエーテルイミド（例えば、Ｕｌｔｅｍ（登録商標）および／またはＥｘｔｅｍ（登録商標））、ポリイミドベースのポリマー（例えば、Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標））、またはセラミックからオーバーモールドによって形成される。図２に最も良く例示されているように、パック１３０は、冷却剤流入ポート１３１と、冷却剤流出ポート１３３とを含むことにより、以下でさらに記述されるように、トロカール１２２の冷却剤チャンバ１４８の中への冷却剤の流れと、トロカール１２２の冷却剤チャンバ１４８からの冷却剤の流れとをそれぞれ容易にする。
ここで、図２、３、および図４Ａ〜図４Ｄを参照すると、遠位放射部分１０５は、おおむね円筒円錐形の形状を有するトロカール１２２を含む。近位放射部分１４０は、おおむね円筒形の形状を有する近位アンテナ部材１２８を含む。追加的に、または代替的に、近位アンテナ部材１２８は、おおむね正方形の形状、またはおおむね六角形の形状を有し得る。トロカール１２２と近位アンテナ部材１２８とは、組織を貫通することに適した様々な生体適合性熱抵抗性導電性材料、例えば、限定するものではないが、ステンレス鋼から形成され得る。アンテナアセンブリ１００は、同軸伝送線１３８を含み、該同軸伝送線１３８は、同軸の配置で、内側同軸コンダクタ１５０、中間同軸誘電体１３２、および外側同軸コンダクタ１３４を有する。公称で、同軸伝送線１３８は、約５０オームのインピーダンスを有する。内側同軸コンダクタ１５０と外側同軸コンダクタ１３４とは、任意の適切な導電材料から形成され得る。一部の実施形態において、内側同軸コンダクタ１５０は、ステンレス鋼から形成され、外側同軸コンダクタ１３４は、銅から形成される。同軸誘電体１３２は、任意の適切な誘電体材料から形成され得、該任意の適切な誘電体材料は、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（例えば、米国、デラウェア州、ＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎのＥ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙによって製造されているＴｅｆｌｏｎ（登録商標））を含むが、それらには限定されない。内側同軸コンダクタ１５０は、トロカール１２２に電気的に結合され得、外側同軸コンダクタ１３４は、近位アンテナ部材１２８に電気的に結合され得る。
長手方向開口部１４６は、トロカール１２２の中に画定され、その近位端に対して開き、そして、トロカール１２２の中に、冷却チャンバ１４８と、ねじを切られた部分１４５とを画定する。冷却チャンバ１４８は、おおむね円筒形の形状を有し得、そして、追加的に、または代替的に、段のある形状、先細形状、円錐形状、または他の形状を有し得、それらの形状は、概して、冷却剤の流れがトロカール１２２の遠位領域により効率的に到達するのを可能にするように、トロカール１２２の円筒円錐形の外形の先細端１２０の形状に従って寸法を合わされている。追加的に、または代替的に、冷却チャンバは、正方形、六角形、または任意の適切な形状を有し得る。追加的に、冷却チャンバ１４８を通って流れる滅菌水または食塩水の誘電特性が、アンテナ１００の全体的な切除パターンを向上させ得る。
冷却剤流入チューブ１２６は、その近位端において、冷却流体供給源（明示的には示されていない）と動作可能に流体連通し、そして、その遠位端において、冷却剤流入チューブ１２６は、冷却チャンバ１４８と流体連通することにより、冷却チャンバ１４８に冷却剤を提供する。冷却剤流入チューブ１２６は、任意の適切な材料、例えば、限定するものではないが、ポリイミドなどのポリマー材料から形成され得る。一実施形態において、冷却材流入チューブ１２６は、冷却剤流入ポート１３１を通過する。一部の実施形態において、冷却剤流出チャネル１３６は、冷却チャンバ１４８から、アンテナアセンブリ１００を通って、収集リザーバ（明示的には示されていない）へ冷却剤を除去することを容易にするように提供され得る。冷却剤は、任意の適切な流体であり得、該任意の適切な流体は、例えば、水、滅菌水、脱イオン水、および／または食塩水であるが、それらには限定されない。
トロカール１２２のねじを切られた部分１４５は、トロカールねじ１４４を受け取るように構成される。トロカールねじ１４４は、その近位端において、その中に画定された開口部１４３を含み、該開口部１４３は、内側同軸コンダクタ１５０の遠位端を受け入れるように構成される。実施形態において、内側同軸コンダクタ１５０の遠位端は、任意の適切な態様の電気機械的取付けによって開口部１４３の中に固定され、該電気機械的取付けは、例えば、溶接、蝋付け、および／またはクリンプ加工であるが、それらには限定されない。図４Ａに見られるように、流入溝１４７と流出溝１４９とが、トロカールねじ１４４のねじを切られた部分を通って長手方向に配置されることにより、冷却チャンバ１４８の中への冷却剤の流れと、冷却チャンバ１４８からの冷却剤の流れとをそれぞれ容易にする。流入溝１４７と流出溝１４９とは、冷却剤流入チューブ１２６および／または対応する流出チューブ（明示的には示されていない）の挿入に適応するように構成され得る。アンテナアセンブリにおける戻り経路１５６は、追加的に、または代替的に、冷却流体に対する出口導管を提供し得る。
例示された実施形態において、トロカール１２２と近位アンテナ部材１２８とは、それぞれの外側表面に、誘電性コーティング１２１、１２７をそれぞれ含む。誘電性コーティング１２１、１２７は、任意の適切な誘電体材料を含み得、該任意の適切な誘電体材料は、例えば、セラミック材料であるが、それには限定されない。一部の実施形態において、誘電性コーティング１２１、１２７は、二酸化チタンおよび／または二酸化ジルコニウムから形成され得る。誘電性コーティング１２１、１２７は、任意の適切なプロセスによって、トロカール１２２および／または近位アンテナ部材１２８に適用され得、該任意の適切なプロセスは、例えば、プラズマ溶射またはフレーム溶射であるが、それらには限定されない。実施形態において、誘電性コーティング１２１、１２７は、約０．００５インチから約０．０１５インチの範囲の厚さを有する。切除処置の間、誘電性コーティング１２１、１２７は、誘電整合の改善および／または誘電バッファリングの改善をアンテナと組織との間に提供し、このことが、高い電力レベルの使用を可能にし得、次に、このことが、外科医がより大きな切除速度を達成することを可能にし、切除サイズの増加、動作時間の減少、および／または動作結果の改善をもたらし得る。
外側ジャケット１２４は、アンテナアセンブリ１００の外側円筒表面、例えば、遠位放射部分１０５、パック１３０、および近位放射部分１４０の周りに配置される。外側ジャケット１２４は、任意の適切な材料から形成され得、該任意の適切な材料は、ポリマー材料またはセラミック材料を含むが、それらには限定されない。一部の実施形態において、外側ジャケット１２４は、ＰＴＦＥから形成される。外側ジャケット１２４は、任意の適切な態様によってアンテナアセンブリ１００に適用され得、該任意の適切な方法は、熱収縮を含むが、それには限定されない。
続けて図４Ａ〜図４Ｄを参照すると、アンテナアセンブリ１００を製造する方法が開示され、内側同軸コンダクタ１５０は、トロカールねじ１４４の開口部１４３の中に挿入される。内側同軸コンダクタ１５０は、任意の適切な方法の接合によってトロカールねじ１４４に電気的に固定され、該任意の適切な方法は、例えば、レーザ溶接、蝋付け、またはクリンプ加工であるが、それらには限定されない。同軸伝送線１３８とトロカールねじ１４４とのサブアセンブリが、モールド（明示的には示されていない）に配置され、該モールドは、例えば、射出マイクロモールドであるが、それには限定されず、該モールドは、パック１３０をオーバーモールドするように構成される。有利なことに、流入溝１４７と流出溝１４９とは、冷却剤流入ポート１３１と冷却剤流出ポート１３３とに対応するモールドの機構（明示的には示されていない）と整列されるので、成形されたときに、連続的な流体接続が、流入溝１４７と冷却剤流入ポート１３１との間、そして、流出溝１４９と流出ポート１３３との間に形成される。
パック材料、例えば、セラミック、Ｐｅｂａｘ（登録商標）、Ｕｌｔｅｍ（登録商標）、Ｅｘｔｅｍ（登録商標）、Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）、または誘電特性を有する任意の適切なポリマーが、モールドの中に噴出され、冷却および／または設定することを可能にされ、そして、次に、モールドから解放されることにより、アセンブリを形成し、該アセンブリは、図４Ｂに最も良く例示されているように、パック１３０と、トロカールねじ１４４と、同軸伝送線１３８とを含む。形成されたパック１３０は、中央部分１３７を含み、該中央部分１３７は、トロカール１２２の外径（誘電コーティング１２１の厚さを含む）および／または近位アンテナ部材１２８の外径（誘電コーティング１２７の厚さを含む）に対応する外径を有する。パック１３０は、さらに、トロカール１２２の内径に対応する外径を有する遠位ショルダ１４１と、近位アンテナ部材１２８の内径に対応する外径を有する近位ショルダ１３９とを含む。
次に、図４Ｃに最も良く例示されているように、トロカール１２２は、トロカールねじ１４４の上にねじ止めされることにより、遠位放射部分１２０を形成し得る。次に、流入チューブ１２６は、冷却剤流入ポート１３１に挿入され得る。次に、近位アンテナ部材１２８は、パック１３０に接して配置されるので、近位アンテナ部材１２８の遠位端は、パック１３０の近位ショルダに係合し、結果として、密閉された近位放射セクション１４０を形成し得る。
内側同軸コンダクタ１５０および／または誘電体１３２に対して張力が近位方向に加えられ、それにより、遠位放射セクション１０５、パック１３０、および近位放射セクション１４０を共に引っぱり、そして、圧縮の状態に、パック１３０を配置し得る。内側同軸コンダクタ１５０および／または誘電体１３２は、任意の適切な固定態様によって、張力のかかった状態で係留点１５１に固定され得、該任意の適切な固定態様は、スポット溶接、蝋付け、接着、および／またはクリンプ加工を含むが、それらには限定されない。このようにして、アンテナセクションは、内側同軸コンダクタ１５０および／または誘電体１３２の引張力によって互いに「係止」され、このことが、アンテナアセンブリの強度および剛性の改善をもたらし得る。
外側ジャケット１２４は、任意の適切な方法によって放射部分１２の外側表面に適用され得、該任意の適切な方法は、例えば、熱収縮、オーバーモールド、コーティング、噴射、浸漬、粉末コーティング、焼成、および／または薄膜堆積を含むが、それらには限定されない。
本開示に従った方法のステップは、本明細書において提供された順序とは異なる順序で行われ得ることが、想定されている。
図５は、本開示の一実施形態に従った、概してシステム５００として示されている、マイクロ波システムの概略図である。アンテナ５１０は、患者「Ｐ」の組織を切除するために使用される。アンテナ５１０は、同軸ケーブル５２０に結合され、該同軸ケーブル５２０は、中央コンダクタ５２２と外側シース５２４とを有する。外側シース５２４は、マイクロ波発生器５３０の接地端子に結合され、該マイクロ波発生器５３０は、マイクロ波供給源５３５を含む。外側シース５２４はまた、伝送線５２６を介してＲＦ発生器５４０に結合される。ＲＦ発生器５４０は、ＲＦ供給源５４２とセンサ５４４とを含む。ダイプレクサ５５０は、中央コンダクタ５２２とＲＦ発生器５４０との間に結合される。マイクロ波発生器５３０、ＲＦ発生器５４０、およびダイプレクサ５５０は、別個のユニットとして提供され得るか、または図１に示されるように、発生器２８に提供され得る。
ＲＦ発生器５４０は、ＲＦエネルギーをダイプレクサ５５０に出力し、該ダイプレクサ５５０は、マイクロ波発生器５３０によって出力されたマイクロ波エネルギーとＲＦエネルギーを組み合わせる。ダイプレクサ５５０は、周波数領域の多重化を実装し、ここで、２つのポートが、第３のポートに多重化される。ダイプレクサ５５０は、ＲＦエネルギーが、マイクロ波発生器５３０の中に入るのを遮り、そして、マイクロ波エネルギーが、ＲＦ発生器５４０に入るのを遮る。ダイプレクサ５５０は、ＲＦエネルギーとマイクロ波エネルギーとの両方が、中央コンダクタ５２２を通ってアンテナ５１０に同時に流れる事を可能にする。図６に描かれているように、ＲＦエネルギーは、アンテナから切除ゾーン６１０に出力される。ＲＦ経路は、図５Ｂの線６２０によって描かれている。ＲＦエネルギーは、アンテナ５１０から切除ゾーン６１０に流れ、そして、外側シース５２４を利用することによって、マイクロ波エネルギーと同じ戻り経路を使用する。
切除ゾーンから戻るＲＦエネルギーは、フィードバック信号として使用され、そして、伝送線５２６を介してＲＦ発生器５４０に提供される。戻りＲＦエネルギーが、ＲＦ供給源５４２によって提供されるＲＦエネルギーと組み合わされる。次に、組み合わされたＲＦエネルギーが、センサ５４４に提供され、該センサ５４４は、ＲＦエネルギーの電圧、電流、および位相を測定する。このようなセンサは、当業者の理解の範囲内である。測定されたＲＦエネルギーの電圧、電流、および／または位相は、コントローラ５６０に提供され、該コントローラ５６０は、測定された電圧と電流とに基づいて組織インピーダンスを計算する。組織インピーダンスに基づいて、コントローラ５６０は、マイクロ波発生器５３０の出力を制御する。あるいは、コントローラ５６０は、組織インピーダンスを計算し、そして、その値をディスプレイ（示されていない）に表示することができるので、ユーザは、マイクロ波発生器５３０の出力を制御し得るか、またはコントローラ５６０は、コントローラに格納された所定のインピーダンスと、計算されたインピーダンスとを比較することによって、自動的に、マイクロ波発生器の出力を調節し得る。
コントローラ５６０は、メモリに動作可能に接続されたマイクロコントローラを含み得、該メモリは、揮発性メモリ（例えば、ＲＡＭ）および／または不揮発性メモリ（例えば、フラッシュ媒体、ディスク媒体など）であり得る。マイクロコントローラは、出力ポートを含み、該出力ポートは、マイクロ波発生器５３０に動作可能に接続され、マイクロコントローラが、マイクロ波発生器５３０の出力を制御することを可能にする。当業者は、マイクロコントローラが、本明細書において論じられた計算を行うように適合された任意の論理コントローラ（例えば、制御回路）によって置換され得ることを理解する。
本開示に従った別の実施形態において、そして、図７に示されているように、電気外科システム７００が、ＲＦ戻りパッド７１０を提供されることにより、図８に示されるように、切除ゾーン８１０からの戻りＲＦ信号を受信する。図８に示されているように、アンテナ５１０は、８２０によって示された経路においてＲＦエネルギーを出力する。出力されたＲＦエネルギーは、ＲＦ戻りパッド７１０によって受け取られ、そして、フィードバックとして、ＲＦ発生器５４０に提供され、該ＲＦ発生器５４０は、マイクロ波発生器５３０を直接的に、または間接的に、制御するために使用される。ＲＦ戻りパッド７１０は、円形または多角形などの任意の適切な規則的または不規則的な形状を有し得る。ＲＦ戻りパッド７１０は、導電性パッドであり得、該導電性パッドは、規則的または不規則的なアレイで配置された複数の導電性要素を含み得る。複数の導電性要素のそれぞれが、等しいサイズにされ得るか、または異なるサイズにされ得、そして、導電性パッド上にグリッド／アレイを形成し得る。複数の導電性要素はまた、導電性パッド上で、適切な螺旋状の配向または適切な放射状の配向で配置され得る。本明細書において使用される場合、用語「導電性パッド」の使用は、限定することを意味せず、様々な異なるパッドを示し得、様々な異なるパッドは、導電性パッド、誘導性パッド、または容量性パッドを含むが、それらには限定されない。
上記の実施形態は、マイクロ波発生器５３０と、ＲＦ発生器５４０と、ダイバータ５５０と、コントローラ５６０とを有する発生器２８を記述しているが、これらの要素の一部または全てが、単一のデバイスに含まれ得るか、あるいは切除処置中に使用されるときに相互接続される別個のコンポーネントとして機能し得ることが、当業者によって理解される。さらに、コントローラ５６０は、発生器２８に含まれ得るか、または発生器２８に接続された別個のコンピュータもしくはラップトップであり得る。
本開示の記述された実施形態は、限定するものではなく、例示的であるように意図されており、本開示の全ての実施形態を表すことを意図されていない。様々な改変および変形が、下記の特許請求の範囲において文字通り述べられる開示の精神または範囲と、法において認められている均等物において述べられている開示の精神または範囲との両方から逸脱することなく行われ得る。
１２ 放射部分
１５ ケーブル
１６ コネクタ
２８ 電力発生源、発生器
１００ マイクロ波アンテナアセンブリ
１１０ 供給線
１０５ 遠位放射部分
１２２ トロカール
１３０ 絶縁パック
１３１ 冷却剤流入ポート
１３３ 冷却剤流出ポート
１４０ 近位放射部分
１４８ 冷却剤チャンバ

Claims (12)

  1. マイクロ波切除システムであって、
    第１のエネルギー供給源と、第２のエネルギー供給源と、ダイプレクサとを含む発生器であって、該ダイプレクサは、該第１のエネルギー供給源からの第１のエネルギーと、該第２のエネルギー供給源からの第２のエネルギーとを多重化するように動作可能である、発生器と、
    中央コンダクタと外側シースとを含むケーブルであって、該多重化されたエネルギーは該中央コンダクタを通って伝送されている、ケーブルと、
    該多重化されたエネルギーを該中央コンダクタから受け取り、該多重化されたエネルギーを組織の領域に送達するように動作可能であるアンテナであって、該外側シースは該第２のエネルギーの該第２のエネルギー供給源への戻り経路として動作する、アンテナと、
    該第２のエネルギー供給源によって生成された該第２のエネルギー、および、該組織の領域から戻された該第２のエネルギーのうちの少なくとも１つのパラメータを測定するように動作可能なセンサと
    を備えている、マイクロ波切除システム。
  2. コントローラをさらに含み、該コントローラは、前記センサから前記測定されたパラメータを受信し、該測定されたパラメータに基づいて、前記第１のエネルギー供給源を制御するように動作可能である、請求項１に記載のマイクロ波切除システム。
  3. 前記測定されたパラメータは、電圧および／または電流であり、前記コントローラは、該電圧および／または電流に基づいて、組織インピーダンスを計算する、請求項２に記載のマイクロ波切除システム。
  4. 前記コントローラは、前記組織インピーダンスに基づいて、前記第１のエネルギー供給源の出力レベルを制御する、請求項３に記載のマイクロ波切除システム。
  5. 前記第１のエネルギー供給源は、マイクロ波発生器であり、前記第１のエネルギーは、マイクロ波エネルギーである、請求項１に記載のマイクロ波切除システム。
  6. 前記第２のエネルギー供給源は、無線周波数（ＲＦ）発生器であり、前記第２のエネルギーは、ＲＦエネルギーである、請求項１に記載のマイクロ波切除システム。
  7. マイクロ波切除システムであって、
    第１のエネルギー供給源と、第２のエネルギー供給源と、ダイプレクサとを含む発生器であって、該ダイプレクサは、該第１のエネルギー供給源からの第１のエネルギーと、該第２のエネルギー供給源からの第２のエネルギーとを多重化するように動作可能である、発生器と、
    中央コンダクタと外側シースとを含むケーブルであって、該多重化されたエネルギーは該中央コンダクタを通って伝送されている、ケーブルと、
    該多重化されたエネルギーを該中央コンダクタから受け取り、該多重化されたエネルギーを組織の領域に送達するように動作可能であるアンテナと、
    該アンテナから出力された該第２のエネルギーを受け取るように動作可能な戻りパッドであって、該戻りパッドは該第２のエネルギーを該第２のエネルギー供給源に伝送する、戻りパッドと、
    該第２のエネルギー供給源によって生成された該第２のエネルギー、および、該戻りパッドから戻された該第２のエネルギーのうちの少なくとも１つのパラメータを測定するように動作可能なセンサと
    を備えている、マイクロ波切除システム。
  8. コントローラをさらに含み、該コントローラは、前記測定されたパラメータを前記センサから受信するように動作可能であり、該測定されたパラメータに基づいて、前記第１のエネルギー供給源を制御するように動作可能である、請求項７に記載のマイクロ波切除システム。
  9. 前記測定されたパラメータは、電圧、電流および／または位相であり、前記コントローラは、該電圧、電流および／または位相に基づいて、組織インピーダンスを計算する、請求項８に記載のマイクロ波切除システム。
  10. 前記コントローラは、前記組織インピーダンスに基づいて、前記第１のエネルギー供給源の出力レベルを制御する、請求項９に記載のマイクロ波切除システム。
  11. 前記第１のエネルギー供給源は、マイクロ波発生器であり、前記第１のエネルギーはマイクロ波エネルギーである、請求項７に記載のマイクロ波切除システム。
  12. 前記第２のエネルギー供給源は、無線周波数（ＲＦ）発生器であり、前記第２のエネルギーはＲＦエネルギーである、請求項７に記載のマイクロ波切除システム。
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