JP6272407B2 - 焼灼規模を監視するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
本開示は、組織の焼灼処置で用いることができるシステムおよび方法に関する。より具体的には、本開示は、実時間における組織の焼灼処置の最中に焼灼規模を監視するためのシステムおよび方法に関する。
癌等の疾患の治療において、特定の種類の癌細胞が昇温（健常細胞に通常は有害な温度よりわずかに低い温度）で変性することが分かっている。一般に温熱治療として知られるこうした種類の治療は、罹患細胞を４１℃超過の温度に加熱するために電磁放射を典型的に利用し、一方で、不可逆的な細胞破壊が起こることのない、より低い温度に隣接する健常細胞を維持する。組織を加熱するために電磁放射を利用する処置としては、組織の焼灼を挙げることができる。
マイクロ波焼灼処置、例えば、月経過多症に対して実施されるもの等の処置は、標的組織を焼灼し、その組織を変性または死滅させるために典型的に行われる。電磁放射療法を利用する多くの処置および多種の機器が、当該技術分野で知られている。このようなマイクロ波療法は、前立腺、心臓、および肝臓等の組織および器官の治療で典型的に用いられる。
１つの非侵襲的処置は一般的に、マイクロ波エネルギーの使用を通じて、皮膚の下にある組織（例えば、腫瘍）の治療を伴う。マイクロ波エネルギーは、皮膚に非侵襲的に浸透し、下にある組織に達することができる。しかしながら、この非侵襲的処置は、健康組織の不要な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的使用は、多大な制御が要求される。
現在、焼灼域の規模を監視するための何種かのシステムおよび方法がある。場合によっては、１種以上のセンサ（または他の適切な機器）が、マイクロ波焼灼機器と操作可能に関連付けられる。例えば、単極アンテナ構成を含むマイクロ波焼灼機器において、伸長したマイクロ波導体が、そのマイクロ波導体の端で露出したセンサと操作的に連通し得る。この種類のセンサは時々、誘電性の軸鞘により包囲される。
典型的には、前述の種類の１つまたは複数のセンサは、マイクロ波焼灼機器が作動しない、すなわち、放射していない場合に機能する（例えば、電力源の出力を制御するための制御装置に帰還を提供する）ように構成される。つまり、前述のセンサは実時間で機能しない。典型的には、センサが、電力源を制御するように構成された制御装置および／または他の１つまたは複数の機器に帰還（例えば、組織温度）を提供している時に、電力源は電力が切れる（またはパルスが止まる）。
本開示は、実時間における焼灼規模を監視するためのシステムを提供する。当該システムは、少なくとも１つの制御アルゴリズムを実行するためのマイクロプロセッサを含む電力源を含む。当該システムは、電力源から組織へマイクロ波エネルギーを運搬し、焼灼域を形成するように構成されたマイクロ波アンテナを含む。焼灼域の制御モジュールは、電力源と関連する記憶装置と操作的に連通する。記憶装置は、マイクロ波アンテナと関連する少なくとも１つの電気的パラメータを含む、少なくとも１つのデータ参照表を含む。少なくとも１つの電気的パラメータは焼灼域の半径に対応し、そこで、少なくとも１つの電気的パラメータの所定の閾値が焼灼域の半径に対応して測定される際に、焼灼域の制御モジュールが信号を引き起こす。
本開示は、焼灼処置を実施するために構成された、電力源に接続するように適合されたマイクロ波アンテナを提供する。マイクロ波アンテナは、電力源から組織へマイクロ波エネルギーを運搬し、焼灼域を形成するように構成された放射部を含む。焼灼域の制御モジュールは、電力源と関連する記憶装置と操作的に連通する。記憶装置は、マイクロ波アンテナと関連する少なくとも１つの電気的パラメータを含む、少なくとも１つのデータ参照表を含む。少なくとも１つの電気的パラメータは焼灼域の半径に対応し、そこで、少なくとも１つの電気的パラメータの所定の閾値が焼灼域の半径に対応して測定される際に、焼灼域の制御モジュールが信号を引き起こす。
本開示は、焼灼を受ける組織の温度を監視するための方法も提供する。当該方法は、組織の焼灼域を形成するために、電力源からマイクロ波アンテナにマイクロ波エネルギーを伝達する最初のステップを含む。当該方法の一ステップとしては、組織の焼灼域が形成する際に、マイクロ波アンテナと関連する複素インピーダンスを測定することが挙げられる。当該方法の一ステップとしては、マイクロ波アンテナで所定の複素インピーダンスに達する場合、制御信号を電力源に伝えることが挙げられる。電力源からマイクロ波アンテナへのマイクロ波エネルギーの量を調節することは、当該方法の別のステップである。
本開示の上述および他の態様、特徴、および利点は、以下の添付図面と併用すれば、以下の発明を実施するための形態に鑑みてより明白になるだろう。
ここで開示されるシステムおよび方法の実施形態は、同様の参照番号が同様または同一の要素を特定する作図を参照して詳細に記載される。本明細書で用いられるように、かつ従来のように、用語「遠位（の）」は使用者から最も遠い部分を指し、用語「近位（の）」は使用者に最も近い部分を指す。加えて、「上方」、「下方」、「前方」、「後方」などのような用語は、図の位置付けまたは構成部の方向を指し、描写の便宜のためにのみ用いられる。
ここで図１〜５を参照し、最初に図１を参照すると、本開示の一実施形態による焼灼規模を監視するためのシステムが１０と指定されている。システム１０は、電気外科的電力源、例えば、１つ以上の制御装置３００、および、場合によっては、流体供給ポンプ４０を含むか操作的に連通する、ＲＦ発生器２００に接続するように適合されるマイクロ波アンテナ１００を含む。
マイクロ波アンテナ１００は、伸長した心棒１１２と、伸長した心棒１１２の内部に操作可能に配置された伝導性の先端１１４とを有する導入器１１６、冷却鞘１２１を有する冷却組立体１２０、取手１１８、冷却流体供給装置１２２と冷却流体回帰装置１２４、および電気外科的エネルギーの接続器１２６を含む。接続器１２６は、マイクロ波アンテナ１００を電気外科的電力源２００、例えば、無線周波数エネルギーおよび／またはマイクロ波エネルギーの発生器または源に接続し、かつ、電気外科的エネルギーをマイクロ波アンテナ１００の遠位部分に供給するように構成される。伝導性の先端１１４および心棒１１２は、マイクロ波アンテナ１００の近位端から、心棒１１２の内部にかつ伝導性の先端１１４に隣接して動作可能に配置された放射部１３８に延在する内部ケーブル１２６ａを通じて、接続器１２６と電気的に連通する（例えば、図３を参照されたい）。双極モードまたは単極モードの何れかにおける無線周波数エネルギー、あるいはマイクロ波エネルギーを運搬するように、伝導性の先端１１４を構成してよい。銅、金、銀、または、同様の伝導性値を有する他の伝導性金属を含むが、これらに限定されない適切な伝導性材料から、伸長した心棒１１２および伝導性の先端１１４を形成してよい。代替的には、伸長した心棒１１２および／または伝導性の先端１１４をステンレス鋼から構成することができ、あるいは、他の材料、例えば、金または銀等の他の伝導性材料で鍍金して、特定の特性を改善し、例えば、伝導性を改善し、エネルギー損失を減少させることなどができる。一実施形態では、その伝導性の先端は、伸長した心棒１１２から展開可能であり得る。
図２を参照すると、発生器２００の略ブロック図が例解されている。発生器２００は、１つ以上のモジュール（例えば、焼灼域の制御モジュール３３２（ＡＺＣＭ３３２）、電力供給装置２３７、およびマイクロ波出力段２３８）を有する制御装置３００を含む。この場合、発生器２００はマイクロ波エネルギーの運搬に関して記載される。電力供給装置２３７は、ＤＣ力をマイクロ波エネルギーに変換し、そのマイクロ波エネルギーをマイクロ波アンテナ１００の放射部１３８に運搬するマイクロ波出力段２３８にＤＣ力を提供する。制御装置３００は、ＡＺＣＭ３３２により提供された感知値を処理し、マイクロプロセッサ３３５を通じて発生器２００および／または供給ポンプ４０に送られる制御信号を測定するためのアナログ回路および／または論理回路を含み得る。制御装置３００（または、当該制御装置と操作可能に関連する構成部）は、マイクロ波アンテナがエネルギーを放射している時に、マイクロ波アンテナ１００および／または焼灼域に隣接する組織と関連する計算した複素インピーダンスを示す、１つ以上の測定信号を受け入れる。
制御装置３００の１つ以上のモジュール、例えば、ＡＺＣＭ３３２は、測定信号を分析し、閾値の複素インピーダンスが満たされているかどうかを判定する。閾値の複素インピーダンスが満たされている場合、その時、ＡＺＣＭ３３２、マイクロプロセッサ３３５、および／または制御装置は、マイクロ波出力段２３８および／または電力供給装置２３７を適宜に調節するように、発生器２００に指示する。加えて、制御装置３００は、マイクロ波アンテナ１００および／または周囲の組織に対する冷却流体の量を調節するように、供給ポンプにも信号を送り得る。制御装置２００は、揮発性型記憶装置（例えば、ＲＡＭ）および／または不揮発性型記憶装置（例えば、フラッシュ媒体、ディスク媒体など）であり得る記憶装置３３６を有するマイクロプロセッサ３３５を含む。例解されている実施形態では、マイクロプロセッサ３３５は、開いたおよび／または閉じた制御ループ配列の何れかに従い、マイクロプロセッサ３３５が発生器３００の出力を制御することを可能にする、電力供給装置２３７および／またはマイクロ波出力段２３８と操作的に連通する。マイクロプロセッサ３３５は、ＡＺＣＭ３３２により受信されるデータを処理するためのソフトウェア命令、および、制御信号を発生器３００および／または供給ポンプ４０に適宜に出力するためのソフトウェア命令を実行することができる。制御装置３００により実行可能であるソフトウェア命令は、記憶装置３３６内に記憶される。
組織の焼灼規模を予測するための１つ以上の制御アルゴリズムは、制御装置３００により実行される。より具体的には、半径「ｒ」を有する焼灼域「Ａ」を有する、特定のマイクロ波アンテナ、例えば、マイクロ波アンテナ１００と関連する相関複素インピーダンス（例えば、複素インピーダンスの実部および虚部）の概念を用い、組織の死滅または壊死を示すことができる。より具体的には、マイクロ波アンテナ１００と関連する複素インピーダンスは、温度増加により引き起こされた組織の複合的な浸透性の変化が原因で、焼灼周期にわたって変化する（例えば、図４Ａおよび４Ｂを参照されたい）。図４Ａ（複素インピーダンスの実部）および図４Ｂ（複素インピーダンスの虚部）で例解されている曲線により、時間の関数としての複素インピーダンスの関係を表すことができる。マイクロ波アンテナ１００が最大の到達可能な温度に組織を加熱していた場合、対応する半径「ｒ」（例えば、ｒｓｓ）を有する焼灼域「Ａ」が形成される（例えば、図４Ａおよび４Ｂと組み合わせて図３を参照されたい）。この最大温度において、焼灼された組織と関連する誘電定数および伝導度は、マイクロ波アンテナ１００と関連する定常状態の複素インピーダンスＺｓｓ（以後、単にＺｓｓと呼ばれる）に対応する定常状態条件（この定常状態条件は、時間ｔｓｓに起こる）に到達する。つまり、焼灼された組織がマイクロ波アンテナ１００の「近接場」内にあるので、焼灼された組織がマイクロ波アンテナ１００の一部となる。従って、焼灼された組織と関連する誘電定数および伝導度が定常状態条件に到達する時、マイクロ波アンテナ１００での複素インピーダンスも定常状態条件、例えば、Ｚｓｓに到達し、そこで、Ｚｓｓは実部Ｚｒｓｓおよび虚部Ｚｉｓｓを含み、図４Ａおよび４Ｂをそれぞれ参照されたい。
Ｚｓｓは、与えられたマイクロ波アンテナにより異なる場合があるということに留意されたい。与えられたマイクロ波アンテナに対する特定のＺｓｓに寄与し得る因子としては、マイクロ波アンテナと関連する寸法（例えば、長さ、幅など）、銅、銀などのような、マイクロ波アンテナを製造するために用いられる材料の種類（または、マイクロ波アンテナと関連する部分、例えば、放射部）、および、マイクロ波アンテナと関連する伝導性の先端の構成（例えば、鋭い、鈍い、曲がった、等）が挙げられるが、これらに限定されない。
制御アルゴリズムは、１つ以上のモデル方程式および／またはモデル曲線、例えば、図４Ａおよび４Ｂに描写されている曲線を実行し、ｔｓｓを超えない特定の時間範囲内（例えば、ｔ１〜ｔｓｓ）、すなわち、焼灼された組織が定常状態条件にある時間内において、マイクロ波アンテナ１００と関連するＺｓｓを計算する（例えば、図４Ａまたは図４Ｂを参照されたい）。より具体的には、発生器２００により生成された信号（またはパルス）の監視および／または測定を通じて、マイクロ波アンテナ１００のＺｓｓの実部および虚部、ＺｒｓｓおよびＺｉｓｓをそれぞれ計算することができる。より具体的には、発生器２００により生成された信号（またはパルス）に関連する、（複素インピーダンスの虚部Ｚｉｓｓを計算するための）位相、および、（複素インピーダンスの実部Ｚｒｓｓを計算するための）大きさを焼灼処置の最中に監視することができる。例えば、発生器２００により生成された信号（またはパルス）に関連する、１つ以上の電気的特性（例えば、電圧、電流、電力、インピーダンスなど）を監視することができる。より具体的には、発生器２００により生成された信号の前方部分および反射部分と関連する電気的特性が測定される。例えば、１つの具体的な実施形態では、組織を焼灼するための信号の前方電力および反射電力、ＰｆｗｄおよびＰｒｅｆはそれぞれ、ＡＺＣＭ３３２、制御装置３００、マイクロプロセッサ３３７、あるいは、発生器２００および／または制御装置３００と関連する他の適切なモジュールにより測定される。その後、電力の定在波比（Ｐｓｗｒ）は、以下の方程式を用いて計算される：
式中、Ｐｆｗｄは生成された信号（すなわち、前方信号）と関連する電力であり、Ｐｒｅｆは反射された信号と関連する電力である。関連技術分野の当業者は、計算されたＰｓｗｒ、Ｐｆｗｄ、およびＰｒｅｆを用いれば、マイクロ波アンテナ１００の定常状態条件、例えば、Ｚｓｓにおける複素インピーダンスの実部および虚部を計算することができることを十分に理解することができる。より具体的には、前方電力と反射電力との間の位相差を用いてその複素インピーダンスの虚部Ｚｉｓｓを計算することができ、前方電力と反射電力との間の大きさの差を用いて複素インピーダンスの実部Ｚｒｓｓを計算することができる。ＺｒｓｓおよびＺｉｓｓが既知であれば、Ｚｓｓを計算し、その後、制御装置３００、例えば、ＡＺＣＭ３３２と関連する１つ以上のモジュールに伝達および／または中継し、所定の閾値Ｚｓｓが満たされているかどうかを判定することができる。
式中、Ｐｆｗｄは生成された信号（すなわち、前方信号）と関連する電力であり、Ｐｒｅｆは反射された信号と関連する電力である。関連技術分野の当業者は、計算されたＰｓｗｒ、Ｐｆｗｄ、およびＰｒｅｆを用いれば、マイクロ波アンテナ１００の定常状態条件、例えば、Ｚｓｓにおける複素インピーダンスの実部および虚部を計算することができることを十分に理解することができる。より具体的には、前方電力と反射電力との間の位相差を用いてその複素インピーダンスの虚部Ｚｉｓｓを計算することができ、前方電力と反射電力との間の大きさの差を用いて複素インピーダンスの実部Ｚｒｓｓを計算することができる。ＺｒｓｓおよびＺｉｓｓが既知であれば、Ｚｓｓを計算し、その後、制御装置３００、例えば、ＡＺＣＭ３３２と関連する１つ以上のモジュールに伝達および／または中継し、所定の閾値Ｚｓｓが満たされているかどうかを判定することができる。
場合によっては、Ｚｓｓを調節および／または較正し、接続器１２６および／または内部ケーブル１２６ａと関連する損失を補うように、ＡＺＣＭ３３２（または、制御装置３００と関連する他の適切なモジュールまたは構成部）を構成することができる。例えば、接続器１２６および／または内部ケーブル１２６ａと関連する既知の線損失情報を、記憶装置３３６内に記憶し、ＡＺＣＭ３３２により焼灼処置の最中に呼び出し、その後、Ｚｓｓの所定の閾値が満たされているかどうかを判定する際に用いることができる。より具体的には、接続器１２６および／または内部ケーブル１２６ａと関連する特徴的なインピーダンスを使用し、より正確または包括的なＺｓｓの測定値を決定することができる。例えば、以下の方程式を用いて、より正確または包括的なＺｓｓの測定値を決定することができる：
式中、Ｚｏは、接続器１２６および／または内部ケーブル１２６ａと関連する特徴的なインピーダンスである。特徴的なインピーダンスＺｏは、接続器１２６および／または内部ケーブル１２６ａのインピーダンスの正確な測定値であり、接続器１２６および／または内部ケーブル１２６ａと関連する線損失を考慮に入れる。この場合、全ての必要な計算が行われた後、Ｚｓｓの測定値は、焼灼域に隣接するマイクロ波アンテナ１００における定常状態のインピーダンスＺｓｓの正確な描写であることになる。
前述のアルゴリズムおよび／または方程式は、焼灼域の実時間監視を実現することができるように、マイクロ波アンテナ１００と関連するＺｓｓを計算するために用いることができる、多くのアルゴリズムおよび／または方程式のうちの２つである。例えば、前述の方程式と併せて（または単独で）、図４Ａおよび図４Ｂに例解されているモデル曲線を表す１つ以上のモデル関数ｆ（ｔ）を利用し、Ｚｓｓに関する追加の情報を得ることができる。より具体的には、曲線の何れか（例えば、図４Ａに例解されている曲線）に沿った点における正接線の勾配の測定値は、その点における曲線の導関数（ｄｚ／ｄｔ）に等しい。１つまたは複数の曲線に沿った特定の点における導関数の計算結果は、追加の情報、例えば、時間に対する複素インピーダンスの変化率を与えることができる。時間に対する複素インピーダンスに関するこの変化率を利用し、例えば、焼灼処置の最中にＺ４からＺｓｓに及ぶのにかかる時間を決定することができる。
球形である焼灼域「Ａ」を創出するように、本開示のマイクロ波アンテナ１００を構成することができる（例えば、図３を参照されたい）。上述の通り、マイクロ波アンテナ１００が「近接場」内にある組織を最大温度に加熱した場合、焼灼された組織と関連する誘電定数および伝導度は、マイクロ波アンテナ１００と関連する定常状態の複素インピーダンスＺｓｓに対応する定常状態に到達する。焼灼された組織（すなわち、誘電定数および伝導度が定常状態条件にある焼灼された組織）を伴う、マイクロ波アンテナ１００と関連するＺｓｓを相関させることにより、焼灼域「Ａ」の特定の規模（例えば、半径ｒｓｓ）および形状（例えば、球形）が示される。従って、マイクロ波アンテナ１００と関連するＺｓｓの測定値は、半径ｒ、例えば、ｒｓｓを有する焼灼域「Ａ」に対応する。本開示の制御アルゴリズムは、特定の半径の特定のマイクロ波アンテナと関連する既知の定常状態の複素インピーダンスを用い、焼灼域を予測する。つまり、特定のマイクロ波アンテナ、例えば、マイクロ波アンテナ１００と関連する複素インピーダンス、例えば、Ｚｓｓ、および、対応する半径、例えば、ｒｓｓは、１つ以上の参照表「Ｄ」内に編集され、記憶装置、例えば、記憶装置３３６内に記憶され、マイクロプロセッサ３３５および／またはＡＺＣＭ３３２により呼び出し可能である。従って、特定のマイクロ波アンテナ、例えば、マイクロ波アンテナ１００の複素インピーダンスはＺｓｓに到達する時、制御装置３００と関連する１つ以上のモジュール、例えば、ＡＺＣＭ３３２は、マイクロ波アンテナ１００に対する出力を適宜に調節するように制御装置２００に命令する。この事象の組み合わせは、ｒｓｓにほぼ等しい半径を有する焼灼域「Ａ」を提供することになる。
一実施形態では、与えられたマイクロ波アンテナ、例えば、マイクロ波アンテナ１００に関して、ｔｓｓ、例えば、時間ｔ１〜ｔ４より前の時間にインピーダンスの測定を必要とする場合がある。この場合、複素インピーダンス、例えば、マイクロ波アンテナ１００と関連するＺ１〜Ｚ４（例解目的および明確さのために、Ｚ１〜Ｚ４は、複素インピーダンスの実部および虚部の両方により定義される）を、焼灼域「Ａ」の中心から測定される場合、半径ｒ１〜ｒ４（半径「ｒ」と集合的に呼ばれる）を有する複数の同心焼灼域により定義された焼灼域「Ａ」と相関させることができる。より具体的には、Ｚｓｓおよびｒｓｓについて上記のように、複素インピーダンスＺ１〜Ｚ４および対応する半径「ｒ」を互いに相関させることができる（例えば、図４Ａおよび４Ｂと組み合わせて図３を参照されたい）。この場合、特定の複素インピーダンス、例えば、Ｚ３が満たされる場合、制御装置３００と関連する１つ以上のモジュール、例えば、ＡＺＣＭ３３２は、マイクロ波アンテナ１００に対する出力を適宜に調節するように制御装置２００に命令する。
ＡＺＣＭ３３２はマイクロプロセッサ３３５から分離したモジュールであってよく、あるいは、ＡＺＣＭ３３２をマイクロプロセッサ３３５とともに含めてよい。一実施形態では、マイクロ波アンテナ１００上にＡＺＣＭ３３２を動作可能に配置することができる。ＡＺＣＭ３３２は、１つ以上の制御モジュールおよび／または１つ以上のインピーダンスセンサ（図示せず）から情報を受信し、制御装置３００および／またはマイクロプロセッサ３３５に情報を提供する制御回路を含み得る。この場合、ＡＺＣＭ３３２、マイクロプロセッサ３３５、および／または制御装置３００は、参照表「Ｄ」を呼び出し、特定の焼灼域、例えば、半径ｒｓｓを有する特定の焼灼域に対応する、マイクロ波組立体１００と関連する特定の複素インピーダンス（例えば、Ｚｓｓ）が満たされていることを確認する。その後、マイクロ波アンテナに運搬されるマイクロ波エネルギーの量を調節するように発生器２００に指示することができる。
図１〜４で例解されている実施形態では、当該発生器は流体供給ポンプ４０に操作可能に連結されて示される。供給ポンプ４０は、同様に、供給槽４４に操作可能に連結される。実施形態では、マイクロプロセッサ３３５は、１つ以上の適切な種類のインターフェース、例えば、発生器２００上に操作的に配置されたポート２４０を通じて供給ポンプ４０と操作的に連通し、これにより、開いたおよび／または閉じた制御ループ配列の何れかに従い、マイクロプロセッサ３３５が供給ポンプ４０からマイクロ波アンテナ１００まで冷却流体４２の出力を制御することが可能になる。制御装置３００は、供給槽４４からマイクロ波アンテナ１００まで冷却流体４２の出力を制御するように供給ポンプ４０に信号を送ることができる。このようにして、冷却流体４２は自動的に、マイクロ波アンテナ１００に循環され、供給ポンプ４０に還流される。特定の実施形態では、臨床医は供給ポンプ４０を手動で操作し、マイクロ波アンテナ１００からその周囲組織の中および／または付近へ冷却流体４２を放出することができる。
システム１０の操作がここで記載される。次の記載では、接続器１２６および／またはケーブル１２６ａと関連する損失は無視できるものであり、それ故、焼灼処置の最中に焼灼域に隣接するマイクロ波アンテナ１００の複素インピーダンスを計算および／または決定する際に必要とされないことが想定される。最初に、マイクロ波アンテナ１００を組織に隣接して配置することができる（図３）。その後、組織を焼灼することができるように、発生器２００を作動させ、マイクロ波アンテナ１００の放射部１３８にマイクロ波エネルギーを供給することができる。組織の焼灼の最中に、マイクロ波アンテナ１００において所定の複素インピーダンス、例えば、Ｚｓｓに到達する時、ＡＺＣＭ３３２はそのマイクロ波エネルギーを適宜に調節するように発生器２００に指示する。前述の事象の順序では、ＡＺＣＭ３３２は実時間で機能し、適切な割合の均一な焼灼域（例えば、半径ｒｓｓを有する焼灼域「Ａ」）が、隣接する組織に対して最小の損傷を伴い、あるいは全く損傷を伴わずに形成されるように、焼灼域に対するマイクロ波エネルギーの量を制御する。
図５を参照すると、焼灼を受ける組織の温度を監視するための方法４００が例解されている。ステップ４０２では、発生器２００からのマイクロ波エネルギーが、組織の焼灼部位に隣接するマイクロ波アンテナ１００に伝達される。ステップ４０４では、そのマイクロ波アンテナと関連する複素インピーダンスが監視される。ステップ４０６では、所定の複素インピーダンスＺｓｓにマイクロ波アンテナ１００で到達する時、検出信号が発生器２００に伝えられる。ステップ４０８では、発生器２００からマイクロ波アンテナ１００へのマイクロ波エネルギーの量を調節することができる。
前述の内容から、かつ、様々な作図を参照すると、当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、本開示に対して特定の修正を行うこともできることを十分理解するだろう。例えば、１つ以上の方向性結合器（図示せず）を、発生器２００、制御装置３００、および／またはＡＺＣＭ３３２と操作的に関連付け、標本化出力信号（またはパルス）の前方電力、反射電力、および／または負荷電力の部分をＡＺＣＭ３３２に向けるように構成することができる。より具体的には、方向性結合器は、発生器２００により生成された前方信号および反射信号（またはパルス）の標本を提供する。前述の方程式（１）（２）の一方または両方、あるいは他の適切な方程式を使用する従来のアルゴリズムにより測定された前方信号および反射信号から、生成された出力信号の電力、大きさ、および位相を取得または計算することができる。
出力パルスのエネルギーの値またはパラメータ（例えば、電力、電圧、電流、インピーダンス、大きさ、または位相）は、発生器２００の出力において有効であることに留意されたい。つまり、接続器１２６および／または内部ケーブル１２６ａは、伝達線損失を含む場合がある。上述した通り、マイクロ波アンテナ１００に運搬され、および／または、反射して発生器２００に戻るエネルギーの値またはパラメータのより正確な解釈および／または測定を得るために、接続器１２６および／または内部ケーブル１２６ａと関連する実際の伝達線損失を知る必要があるだろう。従って、一実施形態では、接続器１２６および／または内部ケーブル１２６ａの損失情報を決定し、その後、記憶装置３３６内に記憶され、例えば、較正モジュール（６００）、または後で使用するための他の適切なモジュール（例えば、ＡＺＣＭ３３２）等の１つ以上のモジュールにより呼び出すことができる。任意の適切な機器および／または方法により、接続器１２６および／または内部ケーブル１２６ａの損失情報を決定することができる。例えば、ネットワーク分析器６０２を通じて、接続器１２６および／または内部ケーブル１２６ａの損失情報を決定することができる。１つの具体的な実施形態では、ネットワーク分析器６０２は発生器２００の一体部分（例えば、較正モジュール６００の一部）であり得、あるいは代替的に、ネットワーク分析器６０２は発生器２００と操作的に連通する別個の手持ち式機器であり得る。ネットワーク分析器６０２を用い、接続器１２６および／または内部ケーブル１２６ａの診断試験を実施することができる。ネットワーク分析器６０２は、利用可能な技術分野で知られているほとんどの従来のネットワーク分析器と同様の様式で機能することができる。つまり、ネットワーク分析器６０２は、接続器１２６および／または内部ケーブル１２６ａと関連する特性、より具体的には、例えば、接続器１２６および／または内部ケーブル１２６ａの特徴的なインピーダンスＺｏ等の、出力信号の反射および／または伝達に影響を及ぼす、接続器１２６および／または内部ケーブル１２６ａと関連するそうした特性を決定することができる。
本開示のいくつかの実施形態が図面で示され、および／または本明細書で検討されているものの、本開示は当該技術が許容するほど範囲が広範であり、かつ本明細書が同様に解釈されることを目的とするので、本開示を当該実施形態に限定することを目的としない。それ故、上の記載を制限としてではなく、単に具体的な実施形態の例示として解釈されたい。当業者は、本明細書に添付されている特許請求の範囲および趣旨の範囲内にある他の修正を構想するだろう。
Claims (9)
- 焼灼を受ける組織の最大の到達可能な温度を監視するためのシステムのコンピュータソフトウェアによる作動方法であって、前記作動方法は、
前記システムが、医師がマイクロ波アンテナを用いて組織の焼灼域を形成することができるように、電力源から前記マイクロ波アンテナにマイクロ波エネルギーを伝達するステップと、
前記システムが、前記組織の焼灼域が前記医師により形成される際に、前記マイクロ波アンテナと関連する複素インピーダンスの虚部を計算するために、前記電力源により生成された前方電力と反射電力との間の位相差を決定するステップと、
前記システムが、前記複素インピーダンスの実部を計算するために、前記前方電力と反射電力との間の大きさの差を決定するステップと、
前記システムが、前記複素インピーダンスの虚部および実部に基づいて、前記複素インピーダンスを計算するステップと、
前記システムが、前記複素インピーダンスが、前記組織の焼灼域の半径に対応する、前記複素インピーダンスの所定の閾値に到達することに応答して、前記マイクロ波アンテナに運搬されるマイクロ波エネルギーの量を調節するように前記電力源に指示するステップと、
前記システムが、前記マイクロ波アンテナが焼灼された組織の近接場にあるときに、前記複素インピーダンスを前記マイクロ波アンテナへのマイクロ波エネルギーの伝達の最中に測定するステップと、
前記システムが、測定された複素インピーダンスの定常状態の複素インピーダンスへの到達に基づいて、前記近接場内にある組織の最大の到達可能な温度を監視するステップと、
を含む、作動方法。 - 前記システムが前記前方電力と反射電力との間の位相差を決定するステップが、前記システムが前記電力源と関連する記憶装置と操作的に連通する焼灼域の制御モジュールを利用するステップをさらに含む、請求項１に記載の作動方法。
- 前記システムが、前記マイクロ波アンテナが前記医師により前記組織の焼灼域に隣接して配置されるときに、前記マイクロ波アンテナの複素インピーダンスを計算するために、前記電力源のマイクロプロセッサを通じて少なくとも１つの制御アルゴリズムを実行するステップをさらに含む、請求項１に記載の作動方法。
- 前記システムが、前記マイクロ波アンテナのインピーダンスの実部および虚部のうち少なくとも一方および焼灼された組織が定常状態条件にあるときに、前記マイクロ波アンテナの複素インピーダンスを計算するために、前記少なくとも１つの制御アルゴリズムを実行するステップをさらに含む、請求項３に記載の作動方法。
- 前記システムが、前記マイクロ波アンテナと関連する少なくとも１つの記憶装置を前記マイクロプロセッサにより呼び出すステップであって、前記少なくとも１つの記憶装置は、前記マイクロ波アンテナに固有のデータと関連する複素インピーダンスを含む少なくとも１つのデータ参照表を含むステップ、をさらに含む、請求項３に記載の作動方法。
- 前記組織の焼灼域が球形および楕円形のうちの少なくとも１つを有する、請求項１に記載の作動方法。
- 前記システムが、前記医師が前記マイクロ波アンテナおよび前記組織の焼灼域に隣接する組織のうちの１つを冷却することができるように、前記マイクロ波アンテナに冷却流体を供給するステップをさらに含む、請求項１に記載の作動方法。
- 前記システムが前記冷却流体を供給するステップが、前記システムが、前記医師が前記マイクロ波アンテナおよび前記組織の焼灼域に隣接する組織のうちの１つに冷却流体を供給することができるように、少なくとも１つの流体ポンプを利用するステップを含む、請求項７に記載の作動方法。
- 前記システムが、前記マイクロ波アンテナの接続器および内部ケーブルのうちの１つと関連する線損失を決定するステップをさらに含む、請求項１に記載の作動方法。
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